Пневмоцилиндры

Конструкция пневмоцилиндров

200 руб.

Категория: Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
Описание товара

Конструкция пневмоцилиндров

В машиностроении обычно используется четыре вида пневмодвигателей, пневмоцилиндры (Рис.1а), пневмокамеры (Рис 1б), пневмоповоротники (Рис.1в) пнемомомоторы (Рис 1г)

Рис 1new      Область конкретного применения каждого вида пневмодвигателя определяется спецификой его конструкции, формирующей преимущества и недостатки. Пневмоцилиндры имеют простую конструкцию но значительные линейные габариты, пневмокамеры легко встраиваются в ограниченном пространстве, благодаря своей компактной конструкции, но недостаточно долговечны, пневмоповоротники позволяют легко осуществлять вращательное движение ведущего звена приводного механизма, но не могут без использования механических передач, или специальных встроенных устройств, обеспечить поворот более чем на угол 360 град, а пневмомоторы, обладая высокой степенью экологичности и пожаробезопасности, незаменимы в горнодобывающей, нефтяной и газовой отраслях промышленности.

    Основным и наиболее часто применяемым пневмодвигателем является пневмоцилиндр и этим объясняется большое разнообразие его конструктивных исполнений. Пневмоцилиндр типовой конструкции содержит корпус, состоящий из гильзы 1 передней крышки 2, задней крышки 3 и четырех стяжных шпилек 7, стянутых гайками 8, поршень 4 и шток 5, скрепленные гайкой 9 и шайбой 10 (поршень и шток могут быть выполнены за одно целое в пневмоцилиндрах малых типоразмеров), направляющую втулку 6, запрессованную в передней крышке 2, для базирования  штока 5, комплект уплотнений 13 и 14 для подвижных соединений и 12 для неподвижных, а также грязесъемник 15 установленный в крышке 11, закрепленной  на передней крышке 2 (см. Рис 2).

Рис 2new       При проектировании ТО содержащих пневмопривод, для снижения затрат и повышения надежности и долговечности необходимо стремиться применять покупные пневмоцилиндры, большое количество типов и типоразмеров которых предлагают отечественные и зарубежные производители в том числе такие, как «FESTO, «CAMOZZI», «TECO Pneumatic». В качестве примера рассмотрим типы и конструктивные исполнения пневмоцилиндров выпускаемых фирмой «CAMOZZI», учитывая при этом, что другие производители, как правило, выпускают аналогичную продукцию, отличающуюся только общей конфигурацией и стоимостью.

2

Пневмоцилиндры отличаются по типу рабочих полостей, в которые подается сжатый воздух:

  • пневмоцилиндр с поршневой и штоковой полостью (см. Рис 3а),
  • пневмоцилндр с двумя штоковыми полостями (см. Рис 3б),
  • пневмоцилиндр с пружинным возвратом штока (см. Рис 3в).

     Второй отличительной особенностью пневмоцилиндров является способ их крепления, основные разновидности которых показаны на Рис 4:

  • крепление на лапах (см. Рис 4а),
  • крепление на переднем или заднем фланце (см. Рис 4б),
  • шарнирное креплениемна передней крышке (см. Рис 4в),
  • шарнирное крепление на задней крышке (см. Рис 4г),
  • шарнирное крепление в середине корпуса (см. Рис 4д),
  • крепление на резьбовой части передней крышки (см. Рис 4е).

3

    Особую конструкцию имеют пнемоцилидры малых типоразмеров (миницилиндры), имеющие диаметр поршня от 6 – 32 мм (см. Рис 5). На Рис 5а показаны пневматические миницилиндры с пружинным возвратом, диаметр поршня которых составляет 6 – 16 мм. Они используются в качестве толкателей и индикаторов давления во вспомогательных механизмах и агрегатах, воспринимающих незначительны нагрузки, ведущее звено которых имеет малое перемещение. Миниатюрные пнемоцилиндры, также с пружинным возвратом, диаметр поршня которых составляет 8 – 32 мм, показанные на Рис 5б, могут применяются в качестве исполнительных механизмов поступательного действия развивающих небольшие усилие в автоматизированных контрольных стендах.  Миницилиндры двухстороннего действия, со встроенными в корпус направляющими, диаметром 12 – 32 мм, показанные на Рис 5в,  применяются в не силовых исполнительных механизмах, не допускаюших проворот штока во время его перемещения вперед или назад. На Рис 5г показаны миницилиндры с двусторонним штоком, диаметром 12 – 32мм, которые могут приводить в движение ненагруженные механизмы, ведущее звено которых крепится к корпусу пневмоцилиндра. На Рис 5д показаны длинноходовые миницилиндры диаметром 8 – 25 мм с величиной хода до 500 мм.

4

     В отдельных случаях, когда при достаточно большом расстоянии между пневмошкафом и исполнительным пневмоцилндром необходимо обеспечить быстрое срабатывание последнего, воздухораспределитель и дроссели регулирующие скорость перемещения его штока устанавливаются прямо на пневмоцилиндре, как показано на Рис. 6а и б. На Рис. 6в показан пневмоцилиндр, корпус которого выполнен из алюминиевого профиля, внутри которого установлены стяжные шпильки, а на его боковых поверхностях выполнено по два продольных, Т – образных паза для установки магнитных датчиков положения, что позволяет сохранить габаритные размеры пневмоцилиндра. На Рис. 6г показан бесштоковый пневмоцилиндр, в котором на направляющих корпуса размещается подвижная каретка, перемещение которой равно ходу пневмоцилиндра. Пневмоцилиндры такой конструкции могут использоваться для подачи материала (полосы, проволоки) в рабочую зону технологического оборудования, при этом механизм зажима материала крепится к подвижной каретке пневмоцилиндра.

5

          На Рис 7 показана конструкция короткоходового тандемного пневмоцилндра, которая позволяет создать компактный трехпозиционный цилиндр с увеличенным в два раза усилием на штоке. По аналогичному принципу, используя привалочные плоскости на передней или задней крышке пневмоцилиндра, может строиться многопозоционный пневмоцилиндр с числом положений три и более.

Рис 7new    На Рис 8 показана конструкция силовых пневмоцилиндров оснащенных направляющими, которые не только исключают проворот штока, но и позволяет использовать их в качестве привода вертикального и горизонтального перемещения при наличии увеличенных внецентренных нагрузок действующих на шток. На базе таких пнемоцилиндров с направляющими можно создавать настольные пневматические пресса, обеспечивая при этом необходимые нормы точности. Однако не всегда использование покупных пневмоцилиндров позволяет решить задачу на проектирование оптимальным образом. Например, при проектировании механизированной и автоматизированной оснастки (зажимных приспособлений для механической обработки) размещение нескольких пневмоцилиндров в едином корпусе позволяет создать компактную и удобную конструкцию.

Рис 8new

Пневмоцилиндры с торможением

   В пневматических приводах работающих с большими скоростями и перемещающими значительные массы для обеспечения точной остановки выходного звена приводимого механизма возникает необходимость уменьшения инерционных нагрузок, что достигается путем снижения скорости перемещения штока пневмоцилндра в конце хода. При этом в конструкцию пневмоцилиндра дополнительно устанавливаются два дополнительных поршня 1 и 2 и два дросселя 3 и 4, а в крышках пневмоцилиндра выполнены дополнительные цилиндрические расточки (см. Рис 9а).

6

        Снижение скорости в конце хода штока в таком пневмоцилиндре достигается за счет того, что дополнительные поршни 1 или 2 при подходе к крайнему положению, входя в ответные полости в крышке, перекрывают части объема воздуха, находящегося в опорожняемой полости пневмоцилиндра, свободный сброс в атмосферу и заставлют его вытекать через дроссель в соответствующей крышке. Это создает повышенное давление в этой полости пневмоцилиндра, в результате чего движение поршня замедляется. Интенсивность торможения регулируется настройкой дросселей 3 и 4 . Общий вид покупного пневмоцилиндра с торможением в конце хода показан на Рис 9б.

       Однако, эффективность торможения штока пневмоцилиндра в конце хода , конструкция которого показана на Рис 9, далеко не всегда удовлетворяет требованиям конкретного привода, поэтому существует большое количество конструкций устройств, встраиваемых в пневмоцилиндр, которые позволяют повысить эффективность и плавность торможения, уменьшить габариты пневмоцилиндра, исключить влияние на процесс торможения изменения внешней нагрузки и т. д. Рассмотрим несколько оригинальный конструкций тормозных устройств встраиваемых в пневмоцилиндры, позволяющие решать вышеуказанные задачи.

Рис 10new       На Рис 10 показана конструкция тормозного устройства встроенного в поршень пневмоцилиндра, которое позволяет повысить эффективность торможения его штока в конечных положениях. Предлагаемый пневмоцилиндр состоит из корпуса содержащего гильзу 1 и крышки 10 и 11 с расточками 12 и 13 и отверстиями для подвода сжатого воздуха 14 и 15, поршня 2 выполненного за одно со штоком 3, который образует в пневмоцилиндре две рабочие полости 4 и 5. Поршень 2 с обоих торцев имеет цилиндрические выступы 7 и 8, в канавка которых установлены торообразные пневмокамеры 8 и 9, а в осевых расточках поршня 2 установлены клапаны сброса 16 и 17 и перепускные клапаны 18 и 19, связанные с пневмокамерами 8 и 9 каналами 20 и 21.
Работает пневмоцилиндр следующим образом. При подаче сжатого воздуха в полость 4, и сброса из полости 5 в атмосферу создающийся при этом перепад давления заставляет поршень 2 перемещаться вправо. При подходе поршня 2 к конечному положению его правый выступ 7 входит в расточку 13 крышки 11 и тем самым перекрывает канал 15 по которому воздух из полости 5 сбрасывался в атмосферу. При дальнейшем движении поршня 2 давление воздуха в полости 5 начинает расти, в результате чего открывается клапан сброса 16 и перепускной клапан 18 и часть воздуха из полости 5 через клапан 18 начинает поступать в пневмокамеру 9, увеличивая ее объем. При этом последняя, плотнее прилегает к цилиндрической поверхности расточки 13, увеличивая тем самым интенсивность торможения поршня 2. При подаче сжатого воздуха в полость 5 и сборе из полости 4, повышенная интенсивность торможения поршня 2 обеспечивается за счет включения клапанов 17 и 19, которые при этом обеспечивают поступление воздуха в пнемокамеру 9.
Рис 11new      На Рис 11 показан пневмоцилиндр со встроенным в поршень устройством для торможения в крайних положениях, конструкция которого позволяет сократить его длину. Этот пневмоцилиндр содержит корпус, состоящий из крышек 2 и гильзы 12, поршень 1 выполненный за одно целое со штоком. Крышки 2 выполнены с упорным торцем 3 и цилиндрической расточкой, на торце 4 которой расположена канавка 5, соединенная посредствам канала 6 с подводящим отверстием. В поршне 1 выполнены отверстия 8, в которых установлены с возможностью поступательного перемещения штанги 10, герметизированные уплотнениями 9, расположенными в соответствующих канавках отверстий 8. На торцах штанг 10 закреплены уплотнительные кольца 7 с отверстиями 11.
Работает пневмоцилиндр следующим образом. При подаче сжатого воздуха в одну из полостей пневмоцилиндра поршень 1, перемещаясь, вытесняет воздух из второй полости через канал 6. В момент соприкосновения уплотнительного кольца 7 с торцем 4 крышки 2, воздух начинает поступать в канал 6 через канавку 5 и отверстия 11, обеспечивающие его дросселирование, и как следствие торможение поршня 1. При этом штанги 10 перемещаются в осевом направлении в отверстиях 8 поршня 1. В конце хода поршень 2 упирается в торец 3 крышки 2, а штанги 10 выдвигаются в осевом направлении на рас-стояние, определяющее путь торможения при обратном ходе поршня. Длина пневмоцилиндра уменьшена, поскольку длины поршня, рабочих полостей пневмоцилиндра и крышек не зависят от длины пути торможения.
Рис 12new       На Рис 12 показана конструкция превмоцилиндра эффективность торможения штока которого в конечных положениях обеспечивается за счет наличия в поршне тормозных полостей ограниченных гибкими мембранами, которые заполнены маслом. Он содержит гильзу 1, переднюю 2 и заднюю 3 крышки, шток 4 и сборный н4 поршень 5, в котором выполнены тормозные полости 6 с дросселирующими каналами 7, ограниченные мембранами 9. При этом тормозные полости 6 заполненные маслом и имеют отверстия в которых установлены два комплекта толкателей 8, головки которых находятся в постоянном контакте с мембранами 9, а противоположные торцы толкателей 8 имеют возможности контактировать с внутренними торцами крышек 2 и 3.

         Работает пневмоцилиндр следующим образом. При подходе поршня 5 к передней крышке 2 толкатели 8 упираются в последнюю, а дальнейшее движение поршня 5 приводит к тому, что левый комплект толкателей 8, вдвигаясь в тормозную полость 6, вдавливают мембрану 9, вследствии чего, масло, двигаясь по дросселирующим каналам 7, перемещается в противоположную тормозную полость 6 и деформирует расположенную в ней мембрану 9, которая выдвигает вправо второй комплект толкателей 8. В результате этого осуществляется торможение поршня 5 в конце хода. При движении поршня 5 в противоположную сторону встроенное в него тормозное устройство работает аналогичным образом. Использование масла в качестве тормозной среды значительно повышает эффективность торможения.

Рис 13new        На Рис 13 показан пневмоцилиндр с устройством для торможения поршня в конце хода, выполненным на основе золотника встроенного в поршень. Он содержит корпус 1 пневмоцилиндра, поршень 2 со штоком 3, на котором имеется выступ 4, а в поршне в свою очередь выполнено центральное отверстие 5, в которой установлен поджатый пружиной 11 к крышке 19, золотник 8, кроме того, штоковая полость 6 пневмоцилиндра посредствам радиальных отверстий 7 в выступе 4 штока и отверстия 20 в золотнике 8 имеет возможность соединяться с поршневой полостью 20.

        Процесс торможения поршня в конце хода осуществляется следующим образом. После вхождения выступа 4 штока 3 в центральное отверстие 13 корпуса 1 пневмоцилиндра, давление воздуха в штоковой полости 6 начинает расти и движение поршня 2 замедляется. Эффективность торможения поршня 2 определяется настройкой дроссельной иглы 15, которая установлена между каналами, соединяющими полость 6 пневмоцилиндра с подводящим отверстием 14. Максимальное отрицательное ускорения возникает к концу хода поршня 2, когда давление в полости 6 в 3 – 4 раза превосходит давление в поршневой полости 12 пневмоцилиндра. В этот момент за счет силы инерции золотник 8 сжимает пружину 11 и сжатый воздух из полости 6 по каналам 7 и 9 поступает в полость 20 золотника 8, и далее через отверстие в крышке 19 в рабочую полость 12 пневмоцилиндра, в которой давление намного меньше. Сжатый воздух поступающий в полость 20 золотника 8, способствует его дальнейшему открытию (запаздыванию закрытия) благодаря тому, что давление воздуха в полости пружины 11 и внутри золотника 8 выравнивается только через некоторое время, в течении которого на золотник действует сила неуравновешенности от давления воздуха, направленная в туже сторону, что и сила инерции. После достижения заданного ускорения давление справа и слева от поршня выравнивается и пружина 11 закрывает золотник 11. При таком режиме торможения исключается отскок поршня 2 от воздействия воздуха сжатого в полости 6, поскольку излишек потенциальной энергии пневмоподушки передается в поршневую полость 12 пневмоцилиндра. При движении поршня 2 влево воздух в полость 6 поступает из подводящего отверстия 14 через обратный клапан 16, что сокращает период нарастания давления в полости 6 в момент трогания.

Рис 14new         На Рис 14 показана конструкция пневмоцилиндра в котором торможение в конце хода обеспечивается встроенными в корпус подпорными клапанами. Он содержит гильзу 1, переднюю крышку 2 и заднюю 3 с центральными отверстиями 25, ступенчатый поршень 4 с уплотнениями 6 и 7 и шток 5, при этом в обеих крышках установлены подпорные клапаны 8, расположенные во втулке 9 с буртом, закрепленной посредствам винтов 12 и поджатые в осевом направлении пружиной 10. Для регулировки усилия пружины 10 в резьбовом отверстии втулки 9 установлена гайка 11. Для исключения утечек на подпорном клапане 8 и втулке 9 установлены уплотнения 14 и 15. В конусной части подпорного клапана 8 выполнен разгрузочный канал 16, связывающий рабочие полости 17 и 24 пневмоцилиндра с выхлопной полостью (или рабочим давлением, в зависимости от рабочего или холостого хода пневмоцилиндра) через отверстие 18 и кольцевую проточку 19 во втулке 9. Кольцевая полость 20, образованная разностью диаметров d и d1 конусной частью подпорного клапана 8, сообщается с отсекаемым объемом 17 каналом 21, а рабочее давление, подводимое в отверстие 22, действует на подпорный клапан 8 через канал 23. Соотношение диаметров d и d1 выбрано таким образом, чтобы площадь подпорного клапана 8, взаимодействующая с рабочим давлением, была не более чем в два раза больше кольцевой площади подпорного клапана 8, воспринимающей давление отсеченного объема воздуха и образованной разностью между полной площадью подпорного клапана (с диаметром d ), и площадью, полученной диаметром контакта (d1) конусной части подпорного клапана с его седлом 13.
Работает пневмоцилиндр следующим образом. При подаче сжатого воздуха в поршневую полость 24 пневмоцилиндра из его штоковой полости 17 воздух сбрасывается в атмосферу. При этом, воздух в поршневую полость 24 поступает через подводящее отверстие 22 и подпорный клапан 8, который полностью открывается под действие давления сжатого воздуха, которое через канал 16 поступает в кольцевую полость 20. Таким образом, давление сжатого воздуха с самого начала начинает действовать на всю площадь поршня 4, чем исключается эффект «засиживания» поршня в момент страгиванеия. Во время всего рабочего хода подпорный клапан 8 открыт, поскольку в поршневой полости 24 сохраняется рабочее давление. Как только меньший диаметр поршня 4 входит в ответное отверстие 25 крышки 2, свободный выход воздуха из штоковой полости 17 пневмоцилиндра прекращается, а оставшаяся его часть начинает сжиматься под действие поршня 4, на который воздействует рабочее давление со стороны поршневой полости 24 и силы инерции перемещаемых масс. Отсеченный объем воздуха в штоковой полости 17 сообщается с атмосферой через каналы 21 и 23 в крышке 2, кольцевую проточку 19, отверстие 18 во втулке 9 и разгрузочный канал 16 в подпорном клапане 8, что создает повышенное сопротивления его выходу в атмосферу и приводит к торможению поршня. При этом давление воздуха в полости 17 начинает расти и увеличивается до тех пор, пока не откроется подпорный клапан 8, что при достаточно эффективном торможении поршня, исключает возникновение перегрузок, которые могут привести к «отскоку» поршня и недоходу его до конечного положения. При обратном ходе поршня процесс торможения обеспечивается подпорным клапаном 8 в задней крышке 3 пневмоцилиндра.

 Рис 15new      На Рис 15 показана конструкция пневмоцилиндра, беспечивающая плавное торможение в конце хода независимо от внешней нагрузки на его шток за счет использования для торможения давления вытесняемого воздуха из нерабочей полости пневмоцилиндра. Конструкция предлагаемого пневмоцилиндра содержит корпус 1, поршень 2 со штоком 3, и устройство для торможения поршня 2 в конце его хода в виде втулки 4 с кольцевой проточкой 5 и каналами 6 и 7 для сообщения последней со штоковой полостью 8 и полостью 9 штока 3. Устройство снабжено стержнем 10 соединенным с корпусом 1, который проходит через втулку 4 во внутрь полости 9 штока 3 и имеет на наружной поверхности две продольные канавки, канавку 11 для соединения поршневой полости 13 с кольцевой проточкой 5 во втулке 4 и канавку 12 для соединения полостей пневмоцилинра 8 и 9. При этом воздух поступает через штуцера 14 и 15 с установленными в них дроссельными шайбами, а втулка 4 установлена одновременно в полости 9 штока 3 и полости 16 поршня 2.
Работает пневмоцилиндр следующим образом. Воздух под давлением через штуцер 14 поступает в полость 13 и далее через продольную канавку 11 проточку 5 и канал 6 в полость 9, заполняя ее. Под действием давления воздуха в поршневой полости 13 поршень 2 со штоком 3 начинает перемещаться относительно корпуса 1 пневмоцилиндра и стержня 10. В результате этого, сообщение между полостями 13 и 5 через продольную канавку 11 прекращается и воздух под давлением находится в полости 5. При подходе поршня 2 со штоком 3 к положению соответствующему, например 0,8 от его полного рабочего хода, продольная канавка 12 на стержне 10 сообщается с каналом 7 во втулке 4 и воздух из полости штока 9 через канал 7 поступает в штоковую полость 8, создавая противодавление на поршень 2. При дальнейшем движении поршня 2 со штоком 3 к конечному положению сообщение между полостями 8 и 9 прекращается, а воздух в штоковой полости 8 под действием движения поршня 2 сжимается, оказывая дополнительное сопротивление перемещению поршня 2 и одновременно медленно стравливается через дроссельную шайбу в штуцере 15 в атмосферу. Таким же образом происходит демпфирование при обратном ходе поршня 2, только при этом полость 9 заполняется воздухом через канал 7 и канавку 12, а сбрасывает воздух в поршневую полость 13 через канал 6 и канавку 11.

Пневмоцилиндры оснащенные
дополнительными устройствами.

           В настоящее время производители пневмоцилиндров предлагают их широкую номенклатуру, что дает возможность при проектировании решать широкий спектр задач достаточно простыми методами. Но в ряде случаев, при создании новых оригинальных машин и технологического оборудования возникает необходимость применения пневмоцилиндров оригинальной конструкции, которые оснащаются дополнительными устройствами расширяющими их возможности, в том числе, позволяющими:
− осуществлять самореверсирование штока,
− иметь несколько промежуточных положений поршня,
− сообщать штоку дополнительное вращение,
− увеличить ход пневмоцилиндра,
− развивать увеличенное усилие на штоке без увеличения диаметра поршня

Самореверсирующиеся пневмоцилиндры

Конструкция самореверсирующегося пневмоцилиндра отличается тем, что в него встраивается дополнительное устройство, позволяющее в конце хода поршня в одну сторону осуществлять подачу сжатого воздуха в рабочую полость, которая была соединена с атмосферой, за счет чего автоматически (без использования дополнительной аппаратуры управления) обеспечивается движение поршня в обратную сторону.

               

Рис 16 Конструкция самореверсирующегося
пневмоцилиндра

               На Рис 16 показана конструкция самореверсирующегося пневмоцилиндра. Он содержит корпус 1 с крышками 2 и 3, в котором расположен полый поршень 4 выполненный за одно целое со штоком 5, разделяющий пневмоцилиндр на две полости штоковую 6 и поршневую 7 и переключающее устройство, выполненное в виде клапана, образованного седлом 8, установленным в крышке 2 и затвором 9, закрепленным на штанге 10, взаимодействующей со штоком 5 при его нахождении в крайних положениях, посредствам гайки 11, установленной на ее резьбовом конце. В затворе 9 выполнена выборка 12 для установки пружины 13, а на левом конце штанги 10 выполнен бурт 14, ограничивающий его перемещение вправо. Поршневая 7 и штоковая 6 полости пневмоцилиндра соединены между собою посредствам канала 15 выполненного в поршне 4, в котором расположен нормально открытый клапан, запирающий элемент которого выполнен в виде шарика 16, расположенного между двумя седлами 17 и 18 с возможностью осевого перемещения и поджатого пружиной 19 к седлу 17, расположенному со стороны штоковой полости 6. Со стороны поршневой полости 7 клапан снабжен толкателем 20, взаимодействующим с шариком 16 и крышкой 2 в крайнем левом положении поршня 4, В седле 17 выполнены каналы 21, обеспечивающие поступление сжатого воздуха из полости 6 в полость 7 пневмоцилиндра, при шарике 16 поджатом к седлу 17. Шоковая полость 6 пневмоцилиндра посредствам магистрали 22 постоянно связана с источником сжатого воздуха.

             Работает самореверсирующийся пневмоцилиндр следующим образом. В исходном положении штанга 10 посредствам гайки 11, на которую воздействует поршень 4, отрывает затвор 9 от седла 8, соединяя тем самым поршневую полость 7 с атмосферой (см. Рис 16). Поскольку в штоковую полость 6 по магистрали 22 подается сжатый воздух, то из – за разности давлении в полостях 6 и 7 пневмоцилиндра шарик 16 преодолевает усилие пружины 19 и перебрасывается из седла 17 к седлу 18, перекрывая тем самым канал 15. В результате этого поршень 4 перемещается влево, втягивая шток 5 пневмоцилиндра, при этом штанга 10 продолжает оставаться в прежнем положении удерживаемая пружиной 13 до тех пор пока поршень 4 не упрется в затвор 9 и принудительно не прижмет его к седлу 8, закрыв при этом клапан, соединяющий поршневую полость 7 с атмосферой. В этоже время толкатель 20 упирается в крышку 2 и принудительно выталкивает шарик 16 из седла 18, открывая тем самым расположенный в поршне 4 обратный клапан. Это приводит к поступлению сжатого воздуха в поршневую полость 7 пневмоцилиндра, и из – за разности его площадей со стороны поршневой и штоковой полостей он начинает двигаться вправо, при этом клапан, расположенный в крышке 2 благодаря давлению в поршневой полости 7 остается закрытым, также как и клапан в поршне 4. В конце хода поршень 4 воздействуя на гайку 1 посредствам штанги 10 принудительно отрывает затвор 9 от седла 8, тем самым соединяя поршневую полость 7 с атмосферой. Далее цикл работы пневмоцилиндра повторяется.

Рис 17 Конструкция самореверсирующегося пневмоцилиндра оснащенного фиксатором управляющего клапана.

         На Рис 17 показана конструкция самореверсирующегося пневмоцилиндра оснащенного фиксатором управляющего клапана. Он содержит корпус 1 с торцевыми крышками 2 и 3, имеющими отверстия 4 и 5 для подвода и отвода сжатого воздуха, поршень 6, выполненный за одно целое со штоком 7, которые образуют в корпусе 1 рабочие полости, штоковую 7 и поршневую 8, а также, управляющий клапан 11 с толкателем 12, подпружиненный пружиной 10, установленный в дополнительном поршне 17, подпружиненным пружиной 18, который расположен в центральном отверстии поршня 6. В крышке 3 установлен регулируемый упор 13, а в отверстии 5 – дроссельная игла 19. В поршне 6 расположено устройство фиксации управляющего клапана 11, выполненное в виде плунжера 14 с конусным толкателем 15, размещенного в радиально расположенном отверстии поршня, и имеющего возможность взаимодействия с толкателем 12 управляющего клапана, а его толкатель 15 имеет возможность взаимодействовать с подпружиненным толкателем 16, расположенным в продольном отверстии поршня 6. Для доступа сжатого воздуха из штоковой полости 8 к управляющему клапану 11 в штоке 7 выполнено наклонное отверстие 20.
Работает самореверсирующийся пневмоцилиндр следующим образом. Сжатый воздух через подводящее отверстие 4 подается в штоковую полость 8, в результате чего поршень 6 со штоком 7 перемещаются вправо до взаимодействия с упором 13, а через канал 20 сжатый воздух одновременно поступает к управляющему клапану 11. Во время движения поршня 6 вправо управляющий клапан 11 удерживается в закрытом состоянии пружиной 18. При остановке поршня 6 давление в штоковой полости 8 начинает расти и в определенный момент усилие, действующее на левый торец дополнительного поршня 17, сжимает пружину 18 и перемещает поршень 17 вправо до упора, а затем клапан 11, благодаря возросшему давлению сжатого воздуха, открывается, и также перемещается вправо вместе с толкателем 12, при этом последний выходит из контакта с плунжером 14, который, получая свободу, перемещается вниз и фиксирует клапан 11 в открытом положении. Открытие клапана 11 приводит к поступлению сжатого воздуха в поршневую полость 9 и выравниванию давления в обеих рабочих полостях, в результате чего под действием пружины 18 дополнительный поршень 17 возвращается в левое исходное положение, при этом, клапан 11 находится в открытом положении, поскольку его толкатель 12 заперт плунжером 14 и сжатый воздух продолжает поступать в поршневую полость 9. Поступающий в поршневую полость 9 поток сжатого воздуха, благодаря наличию дроссельной иглы 19, превышает поток воздуха сбрасываемого в атмосферу через отверстие 5 в крышке 3, а в силу разницы площадей поршня 6 со стороны правого и левого торцев, он начинает двигаться влево и его движение продолжается до упора цилиндрического выступа толкателя 16 в крышку 2. Это приводит к смещению толкателя 16 вправо, который при этом преодолевает усилие прижимающий его пружины, и своей конусной поверхностью взаимодействуя с ответной поверхностью толкателя 15, поднимает вверх плунжер 14, который также преодолевает усилие соответствующей пружины. Это приводит к освобождению толкателя 12 управляющего клапана 11, который при этом под действием пружины 18 входит в ступенчатую проточку плунжера 14, и таким образом возвращается в исходное левое положение, перекрывая поток сжатого воздуха, поступающий из штоковой полости 8 в поршневую полость 9. После этого под действием давления сжатого воздуха в штоковой полости 8 поршень 6 начинает двигаться вправо и цикл работы пневмоцилиндра повторяется.

Рис 18 Конструкция самореверсирующегося пневмоцилиндра в котором переключающее устройство выполнено в виде втулки с канавками,
на хвостовике которой установлен золотник.

          На Рис 18 показана конструкция самореверсирующегося пневмоцилиндра, в котором переключающее устройство выполнено в виде втулки с канавками и золотником установленным в ее хвостовике. Он содержит установленный в корпусе 1 поршень 2 выполненный за одно целое с полым штоком 3 с образованием двух рабочих полостей, штоковой 4 и поршневой 5. В полом штоке размещено устройство для переключения состоящее из золотника реверса 6 с фиксатором 7 и втулки 8 с коническими канавками 9 и 10, с которыми взаимодействует размещенный в радиальном отверстии поршня шариковый фиксатор 11, а также, установленной с возможностью осевого перемещения, на хвостовике 13 втулки 8 золотник реверса 6 с двумя канавками, взаимодействующими с расположенным в поршне 2, шариковым фиксатором 7, при этом в отверстии втулки 8 установлена тяга 12. Кроме того на хвостовике 13 втулки 8 закреплен упор 14, а на тяге 12, резьбовой конец которой закреплен в правой крышке корпуса 1, установлены упоры 15 и 16, имеющие возможность взаимодействия с противоположными торцами втулки 8. В поршневой полости 5 установлена возвратная пружина 17, а в поршне 2 выполнена дополнительная канавка 19, которая, при нахождении поршня в крайнем левом положении соединена с каналом 18 выполненном в поршне 2. Подвод сжатого воздуха в штоковую полость 4 осуществляется через штуцер 21, а на выходе из поршневой полости 5 установлен обратный клапан 20. Конструктивно втулка 8 и золотник 6 выполнены таким образом, что расстояние между стопорными канавками золотника 6 равно половине расстояния α между кольцевыми канавками 9 и 10 втулки 8.
Работает самореверсирующийся пневмоцилиндр следующим образом. При подаче сжатого воздуха через штуцер 21 в штоковую полость 4 поршень 2 начинает перемещаться вправо и вместе с ним зафиксированные фиксаторами 7 и 11 вправо перемещаются золотник 6и втулка 8, при этом воздух из поршневой полости 5 сбрасывается в атмосферу через обратный клапан 20. При подходе поршня 2 к крайнему правому положению, правый торец втулки 8 взаимодействует с упором 15 установленном на тяге 12, в результате чего она останавливается, а поршень 2 продолжает движение вправо, преодолевая усилие пружины 17, и выводит фиксатор 11 из конусной канавки 9 втулки 8, вводя его в канавку 10. При этом, втулка 8 перемещается в крайнее левое положение, а упор 14, взаимодействуя с золотником 6, и преодолевая усилие фиксатора 7, переводит золотник в крайнее левое положение, в результате чего его канавка 19 соединяется с каналом 18 в поршне 2. что приводит к поступлению сжатого воздуха из штоковой полости 4 в поршневую полость 5. После этого давление в обеих полостях уравнивается, а пружина 17 начинает перемещать поршень 2 влево. При взаимодействии левого торца втулки 8 с упором 16 тяги 12, она останавливается, а поршень 2 продолжая движение фиксатор 11 в соседнюю конусную канавку 9, смещая тем самым втулку 8 вправо. В свою очередь втулка 8 воздействует на золотник 6, и последний, преодолевая усилие фиксатора 7, также перемещается в левое положение и, рассоединяя при этом канавку 19 с каналом 18 в поршне 2, что приводит к прекращению поступления сжатого воздуха в поршневую полость 5. После этого давление сжатого воздуха в штоковой полости 4 возрастает и поршень 2 снова перемещается вправо. Далее цикл работы пневмопривода повторяется.

Рис. 19. Конструкция реверсивного пневмоцилиндра имеющего несколько фиксированных положений.

           На Рис 19 показана конструкция реверсивного пневмоцилиндра имеющего несколько фиксированных положений. Он содержит корпус 1 с крышками 2 и 3 в котором с разованием рабочих полостей 4 и 5 установлен поршень 6 со штоком 7, при этом в полостях 4 и 5 размещены уплотненные относительно корпуса 1 упоры 8 и 9 соответственно, оснащенные стержневыми элементами 10 и 11, которые крепятся в крышках 2 и 3. Регулирование и фиксация упора 8 осуществляется штифтом 12, взаимодействующим с канавками 13 на стержне 10, а регулирование упора 9 достигается за счет того, что в стержне 11 выполнен паз 14, взаимодействующий со штифтом 15, размещенным в крышке 3. Для осевой фиксации упора 9 на стержень 11 накручена гайка 16 с фланцем 17. Для подвода и отвода сжатого воздуха в штоке 7 выполнены каналы 18 и 19, а управление пневмоприводом осуществляется двухпозиционным четырехходовым воздухораспределителем, состоящим из корпуса 20, встроенного в шток 7 и золотника 21, установленного в корпусе 20 с возможностью осевого перемещения и образованием торцевых полостей 22 и 23, постоянно связанных между собою осевым каналом 24, выполненным в золотнике 21. Кроме того на золотнике 21 выполнена проточка образующая в корпусе 20 кольцевую полость 25, постоянно связанную с каналом 19, через окно 26, а в корпусе 20 выполнены окна 27 и 28, расположенные с противоположных сторон поршня 6 и связанные с рабочими полостями 4 и 5 поочередно, а также с торцевыми полостями 22 и 23 и с кольцевой полостью 25 в зависимости от положения золотника 21. Таким образом, две линии распределителя образованы окнами 27 и 28, а две другие – окном 26 и каналом 18, соединенным с полостью 22. При нахождении золотника 21 в левом положении (см. Рис 3) окно 27 соединено с полостью 25 и через окно 26 с каналом 19, а окно 28 соединено с торцевыми полостями 22 и 23 каналом 18. В правом положении золотника 21 окно 27 разъединено с полостью 25 и связано с полостями 22 и 23 и каналом 18, а окно 28 через полость 25 и окно 26 связано с каналом 19. Подбором площадей окон 27 и 28 и величиной площади канала 24 можно обеспечить равенство скорости перемещения поршня 6 в обе стороны. Золотник 21 снабжен толкателями 29 и 30, которые через окна 27 и 28 соответственно выведены в рабочие полости 4 и 5, и установлены с возможностью взаимодействия с упорами 8 и 9 для переключения золотника 21. С целью фиксации золотника 21 в рабочих положениях в паоршне выполнено отверстие 31, в котором установлен подпружиненный фиксатор 32 в виде шарика, взаимодействующий поочередно с двумя углублениями 33 выполненными на наружной поверхности золотника 21 с помощью выступа 34.

          Работает пневмоцилиндр следующим образом. При расположении золотника 21 в левом положении (см. Рис 19) сжатый воздух из канала 18 через полость 22 и окно 28 по-ступает в рабочую полость 5 пневмопривода, в результате чего поршень 6 перемещается влево, при этом воздух из рабочей полости 4 через окно 27, полость 25 и окно 26 по каналу 19 сбрасывается в атмосферу. В конце хода поршня 6 толкатель 29 взаимодействует с упором 8 в результате чего золотник 21 перемещается в правое положение, при этом фиксатор 32, перескочив выступ 34, переходит в левое углубление 33 (см. Рис. 19) и фиксирует позицию золотника 21. Сжатый воздух из канала 18 через канал 24, полость 23 и окно 27 начинает поступать в рабочую полость 4 пневмопривода, обеспечивая тем самым перемещение поршня 6 вправо, при этом воздух из рабочей полости 5 через окно 28, полость 25, окно 26 и канал 19 сбрасывается в атмосферу. Независимая настройка крайних положений поршня 6 осуществляется путем смещения упоров 8 и 9, а регулировка скорости движения путем установки дросселей в каналах 18 и 19. При необходимости возврата поршня 6 из любого промежуточного положения пневмопривод работает следующим образом. При движении поршня 6 влево и необходимости возвращения его в правое положение канал 18 соединяется с атмосферой, а канал 19 с источником сжатого воздуха. В результате этого золотник 21 не переключается, а воздух из канала через окно 26, полость 25 и окно 27 начинает поступать в рабочую полость 4, а из рабочей полости 5 через окно 28, полость 22 и канал 18 воздух сбрасывается в атмосферу и поршень 6 начинает двигаться вправо. При движении поршня 6 вправо и необходимости его возврата влево с атмосферой соединяется канал 18, а с источником сжатого воздуха – канал 19.

Рис 20 Конструкция экономичного реверсивного пневмоцилиндра с увеличенным ходом поршня.

            На Рис 20 показана конструкция экономичного пневмоцилиндра с увеличенным ходом поршня. Он содержит двухступенчатый корпус 1, в котором размещен выполненный за одно со штоком поршень 4, образующий поршневую полостью 2 и штоковую полость 3, кроме того поршень 4 с корпусом 1 образует кольцевую камеру 5. В расточке 6 штоковой части поршня 4 расположен пустотелый золотник 7 со сквозным отверстием 8. Штоковая полость 3 соединена с источником сжатого воздуха, а кольцевая камера 5 соединена с атмосферой.Механизм переключения золотника 7 выполнен в виде стержня 9 с буртом 10, закрепленного в нижней части корпуса 1 и проходящего через отверстие 8 вовнутрь золотника 7. на стержне 9 установлены пружины 11 и 12, причем пружина 12 расположена внутри золотника 7, между его стенкой 13 и буртом 10 стержня 9. Золотник 7 снабжен механизмом фиксации крайних положений в виде магнитных пластин 14 и 15 закрепленных на поршне 4. С магнитными пластинами 14 и 15 взаимодействует фланец 16 золотника 7. В поршне 4 выполнены каналы 17 и 18 сообщающие соответственно штоковую полость 3 и кольцевую камеру 5 с поршневой полостью 2 через радиальные отверстия 19 в золотнике 7 при его нахождении в крайних положениях.
Работает пневмоцилиндр следующим образом. В исходном положении поршня 4 сжатый воздух подается в штоковую полость 3 и далее по каналам 17 через радиальное отверстие 19 и сквозное отверстие 8 поступает в поршневую полость 2, что приводит к перемещению поршня 4 вверх. При этом золотник 7 поджат пружиной 11 и находится в верхнем положении, а его фланец 16 взаимодействует с магнитной пластиной 14, которая в течении всего рабочего хода поршня удерживает золотник 7 в этом положении. В конце рабочего хода поршня 4 пружина 12 перемещаемая по стержню 9стенкой 13 золотника 7, упирается в бурт 10,сжимается и переключает золотник 7 в нижнее положение. В это вре-мя фланец 16 золотника 7 отрывается от магнитной пластины 14 и прижимается к магнитной пластине 15, удерживаясь в этом положении до конца обратного хода поршня 4. В верхнем положении поршня 4 поршневая полость 2 соединяется с атмосферой через отверстия 8 и 19, отверстие золотника 7 и канал 18, при этом канал 17 перекрыт телом золотника 7. Вследствии этого поршень 4 начинает              перемещаться вниз и совершает обратный ход, в конце которого пружина 11 сжимается и переключает золотник 7 в исходное верхнее положение. Следующий цикл работы пневмопривода выполняется аналогично.

Рис.21 Конструкция реверсивного пневмоцилиндра, обеспечивающего постоянное число ходов поршня при переменном усилие сопротивления.

На Рис.21показана конструкция реверсивно пневмоцилиндра, обеспечивающего постоянное число ходов поршня при переменном усилие сопротивления. Он содержит двух-ступенчатый корпус 1 с поршнем 4 и штоком 5, которые образуют поршневую полость 2 и штоковую полость 3, а также кольцевую камеру 6. штоковая полость 3 и камера 7 в поршне 4 соединены с источником сжатого воздуха, а кольцевая камера 6 соединена с атмосферой. В камере 7 поршня 4 установлена золотниковая втулка 8 с отверстием 9. Встроенный в пневмопривод механизм реверса выполнен в виде рычага 12 установленного на оси 11, размещенного на торце 13 поршня 4, при этом большее плечо рычага 12 выполнено с шарнирным звеном 14, связывающим его с золотниковой втулкой 8. Большее плечо рычага 12 контактирует с подпружиненным упором 16 фиксатора углового положения 15, который закреплен на торце 13 поршня 4, а малое плечо рычага 12 в крайних положениях поршня 4 взаимодействует с толкателями 17 и 18,                 размещенными в корпусе 1 по обе стороны от поршня. Кроме того поршень 4 снабжен хвостовиком 19, на котором подвижно установлен шток 5 с юбкой 20 и отверстием 21. Также в поршне 4 выполнены каналы 22 и 23 служащие для выпуска воздуха в поршневую полость 2. Привод снабжен пружиной 24 , установленной на хвостовике 19 между поршнем 4 и штоком 5. Поверхность 26 штока 5 и поверхность 27 юбки 20 образуют регулируемый дроссель 25.
Работает пневмоцилиндр следующим образом. В исходном положении поршня 4 рычаг 12 взаимодействует с толкателем 18, который обеспечивает его поворот на оси 11 против часовой стрелки в результате чего золотниковая втулка 8
перемещается в верхнее положение, в котором удерживается упором 16 фиксатора 15. При нахождении поршня 4 в верхнем положении, поршневая полость 2 через канал 23 сообщается с атмосферой, а золотниковая втулка 8 перекрывает канал 22. Под давление сжатого воздуха в штоковой полости 3 поршень 4 совершает обратный ход и возвращается в нижнее исходное положение, в конце которого толкатель 17 также возвращает золотниковую втулку 8 в нижнее исходное положение. Следующий цикл работы пневмопривода происходит аналогично. При отсутствии усилия на штоке 5 под действием пружины 24 поверхность 26 штока 4 прижимается к поверхности 27 юбки 20, в результате чего дроссель 25 имеет минимальной проходное сечение. При возрастании усилия на штоке 5 пружина 24 сжимается и шток 5 перемещается в осевом направлении относительно хвостовика 19, поэтому проходное сечение дросселя 25 увеличивается. Чем больше возрастает усилие на штоке 5 тем больше сжимается пружина 24 и тем больше увеличивается проходное сечение дросселя 25. Такое автоматическое регулирование количества подаваемого жатого воздуха в зависимости от усилия, действующего на шток 5, обеспечивает колебание частоты ходов поршня в очень небольших пределах, делая его практически постоянным.

Рис. 22 Конструкция реверсивного пневмопривода с регулируемой частотой ходов.

          На Рис 22 показана конструкция реверсивного пневмоцилиндра с регулируемой частотой ходов. Он содержит корпус 1 в котором расположен дифференциальный поршень 2 со встроенным золотником 3, который посредствам штифта 5 жестко соединен с кольцом 4, а с левого торца поджат пружиной 6, а также подвижную втулку 7, в которой выполнены радиальные отверстия в постоянно соединенные с атмосферой и крышку 10. Регулирование положения втулки 7 осуществляется гайкой 8. Усилие пружины 6 поджимающей золотник 3 регулируется винтом 9. Золотник 3 выполнен с двумя цилиндрическими поверхностями а и б. При этом поршень 2 снабжен двумя рядами радиальных отверстий Г и радиальных углублений Д, глухими радиальными отверстиями Ж, продольными каналами – отверстиями М, соединенными с отверстиями Ж и каналами Е и E1 Поршневая полость А пневмопривода постоянно сообщена с источником сжатого воздуха, полость Б – с атмосферой, штоковая полость В через отверстия Г, Ж, М и каналы Е при соответствующем положении золотника 3 – попеременно соединяется с полостью А или с полостью Б.
Работает пневмопривод следующим образом. В исходном положении поверхность а золотника 3 открывает радиальные отверстия Г и соответственно поступление сжатого воздуха в полость А, а поверхность б золотника 3 одновременно перекрывает радиальные отверстия Ж и радиальные углубления Д соединяемые с атмосферой. При подаче сжатого воздуха в поршневую полость А он через отверстие Г и канал Е поступает в штоковую полость В, в результате чего поршень 2 начинает перемещаться влево и совершает рабочий ход. Движение поршня 2 прекращается в тот момент, когда золотник 3 переместится вправо, и своей поверхностью а не перекроет отверстие Г. В это время поверхность б золотника 3 открывает отверстия Ж, которые через отверстия М сообщаются с поршневой полостью В, а также радиальные углубления Д сообщающиеся с отверстиями в и полостью Б, в результате чего происходит сброс воздуха в атмосферу из полости В. Сжатый воздух находящийся в поршневой полости А воздействует на кольцевую поверхность г поршня 2 и тем самым возвращает его в правое исходное положение. Вместе с поршнем 2 перемещается и золотник 3 с кольцом 4. В конце хода поршня 2 кольцо 4 упирается в крышку 10 и останавливается вместе с золотником 3, а поршень 2 продолжат двигаться дальше, совершая полный ход, в результате чего открывается отверстие Г и цикл работы пневмопривода повторяется. Поршень 2 совершает возвратно – поступательные движения до тех пор пока сжатый воздух подается в полость А. Изменение частоты ходов поршня достигается регулированием давления сжатого воздуха подаваемого в полость А, или регулирование усилия пружины 6 винтом 9.

Многопозиционные пневмоцилиндры

Пневмоцилиндры традиционной конструкции имеют два положения соответствующие выдвинутому или втянутому положению штока, а при закрепленном штоке и подвижном корпусе пневмоцилиндра – двум крайним положении последнего. Но в ряде приводов различных механизмов и агрегатов, например в автоматических манипуляторах с пневматическим приводом, для обеспечения заданного цикла работы, необходимо иметь несколько положений выходного звена (чаще всего, от трех до пяти). В этом случае используются пневмоцилиндры (пневмоповоротники) с несколькими фиксированными положениями штока (выходного вала). Рассмотрим варианты их конструктивного исполнения.

Рис. 23. Принципиальная пневмосхема многопозиционного пневмоцилиндра

              На Рис 23 показана наиболее часто встречающаяся конструкция многопозиционного пневмоцилиндра. Он содержит корпус 1 с крышками 2 и 3 в котором установлены поршни 4,5, 6, образующие рабочие полости полость А, Б, В, и возврвтную полость Г. Поршень 6 выполнен за одно целое со штоком 7, который имеет восемь положений (0 – 7). При этом ход каждого последующего поршня больше предыдущего в два раза: S1 = S, S2 = 2S, S3 = 3S, S4 = 4S. Управление многопозиционным дискретным пневмоцилиндром осуществляется воздухораспределителями ВР1 – ВР4.
Работает многопозиционный пневмоцилиндр следующим образом. В исходном положении сжатый воздух постоянно подается в возвратную полость Г, при этом шток 7 находится в положении (0). Для перемещения штока на величину S, включается воздухораспределитель ВР1 и сжатый воздух подается в полость А, при этом при включенном воздухорапределителе ВР4, полость Г остается под давлением сжатого воздуха. Ввиду того, что площадь поверхности поршня 4 со стороны полости А больше площади поршня 6 со стороны полости Г поршень 6 со своим штоком 7 перемещается влево на величину S и занимает позицию (1). Для перемещения поршня 6 со штоком 7 в позицию (2) включается воздухораспределитель ВР2 и сжатый воздух подается в полость Б, а воздухораспределитель ВР1выключается, при этом, воздухораспределитель ВР4 остается включенным. Для перемещения в позицию (3) и совершении хода 2S, при включенном воздухораспределителе ВР4 включается воздухораспределители ВР1и ВР2 и сжатый воздух подается в полости А, Б и Г. Для перемещения в позицию (4) при включенном воздухораспределителе ВР4 включается воздухораспределитель ВР3 и сжатый воздух подается в полости В и Г. Для перемещения в позицию (5), при включенном воздухораспределителе ВР4 включается воздухораспределители ВР3 и ВР1 при этом сжатый воздух подается в полости А, В и Г. Для перемещения в позицию (6) при включенном воздухораспределителе ВР4 включается воздухораспределители ВР2 и ВР3 и сжатый воздух подается в полости Б, В и Г. Для перемещения в позицию (7) и совершении хода 4S, при включенном воздухораспределителе ВР4 включается воздухораспределители ВР1, ВР2 и ВР3 при этом сжатый воздух подается в полости А, Б, В и Г. Для возврата штока 7 в исходное положение (0) воздухораспределители ВР1 – ВР3 выключаются, при включенном воздухораспределителе ВР4, в результате чего воздух из рабочих полостей А, Б, и В сбрасывается в атмосферу, а в возвратную полость Г подается сжатый воздух и шток 7 перемещается вправо до упора в крышку 3 пневмоцилиндра.

Рис. 24 Схема многопозиционного пневмопривода с повышенным быстродействием и точностью перемещения.

       На Рис. 24 показана схема многопозиционного дискретного пневмоцилиндра с повышенным быстродействием и точностью перемещения. Пневмопривод содержит исполнительный цилиндр 1, состоящий из гильзы 2 в которой расположены плавающие поршни 4 – 7 и дополнительный поршень 8, ограничители хода 9 – 13 и шток 3, системы управления перемешением поршней состоящей из трехлинейных двухпозиционных воздухораспределителей 21 – 25 с управляющими электромагнитами 26 – 30 и устройство для фиксации положения штока 36 состоящее из гидроцилиндра 38 с двустороннем штоком 39, жестко связанного со штоком 3. При этом полости 40 и 41 гидроцилиндра 38 связаны между собой через двухлинейный двухпозиционный гидроклапан 42 управляемый электромагнитом 43 и соединены с аккумулятором 44 через обратные клапаны 45 и 46. Поршень 8 образует в гильзе 2 дополнительную камеру 14, а поршни 4 – 7 – замкнутые камеры 15 – 18, соединяемые с линией высокого давления 19 и линией низкого давления посредствам воздухораспределителей 21 – 25, а штоковая полость 47 гидроцилиндра 1 постоянно связана с линией высокого давления 19. Дополнительная камера 14 соединена с пневмораспределителем 25 через регулируемые дроссели 31 и 32 и пневмогидроаккумулятор 33, причем паралельно дросселям 31 и 32 подключены соединенные входами обратные клапаны 34 и 35 и двухпозиционный двухлинейный клапан 36 управляемый электомагнитом 37.

         Работает пневмоцилиндр следующим образом. В исходном положении поршни 4 – 7 находятся в крайнем левом положении, а дополнительный поршень 8 в крайнем правом положении, т. е. камера 14 полностью заполнена маслом и гидроклапан 42 закрыт. На первом этапе подаются команды на включение воздураспределителей, обеспечивающих перемещения соответствующих поршней, суммарная величина которого соответствует необходимой координате, но выключенный гидроклапан 42 и жесткое соединение штока 3 со штоком 39 фиксирующего гидроцилиндра 38 не позволяют выполнить перемещение. При этом под действием давления воздуха и при включенном клапане 36 масло из полости 14 перетекает в пневмогидроаккумулятор 33. На втором этапе происходит отработка координаты. Для этого включается электромагнит 43, что приводит к открытию клапана 42 и быстрому перемещению штока 3 с демпфированим в конце хода, которое обеспечивается медленным заполнением камеры 14 маслом, проходящим через дроссель 32 (при этом клапан 36 отключен). На третьем этапе осуществляется фиксация штока 3 пневмоцилиндра 1 гидроцилиндром 38, шток 39 которого связанный со штоком 3 и останавливается при отключении клапана 42 электромагнитом 43. Для исключения появления ошибки в координате перемещение дополнительного поршня 8 оно должно быть точно равно ходу одного из плавающих поршней 4 – 7. Привод обеспечивает высокую точность перемещения штока 3 за счет исключения его ложных перемещений при переходных процессах и за счет демпфирования в конце отработки координат. Высокая скорость отработки координат обеспечивается за счет того, что плавающие поршни 4 – 7 работают с насыщением по расходу, а демпфирование обеспечивается дополнительным поршнем 8.

Рис 25 Конструкция пневмоцилиндра с шаговым перемещением штока.

           На Рис 25 показана конструкция пневмоцилиндра с шаговым перемещением штока. Он содержит установленный в корпусе 1 по2 и штоковую 3, а также устройство переключения, выполненное в виде втулки 6 с коническими канавками 7 и 8 взаимодействующими с шариковым фиксатором 9 и упорами 12 и 13, а также золотника 10, взаимодействующего с шариковым фиксатором 11. Кроме того привод снабжен устройством изменения величины хода поршня 4, выполненное в виде ограничителя 14, жестко связанного со штоком 5, выступ которого взаимодействует с разновеликими продольными пазами 15 на конце 16 ступенчатого вала 17 и приводного механизма включающего установленный в корпусе 1 поршень 18 со штоком 19, образующими полость 20, при этом поршень 18 постоянно взаимодействует с пружиной возврата 21, а шток 19 связан с противоположным концом 22 вала 17 посредствам шпонки 23. На торцах втулки 6 и ограничителя 14 нарезаны зубья треугольного профиля, имеющими возможность взаимодействия, а втулка 6 и поршень 18 снабжены пальцами 26 и 27, которые находятся в постоянном контакте с разнонаправленными винтовыми пазами 28 и 29 выполненными в корпусе 1. В корпусе 1 имеются, подключенные к рабочим полостям 2 и 3 пневморпривода, каналы 30 – 34 для подвода сжатого воздуха и сброса его в атмосферу. Пневмопривод содержит воздухораспределитель 36 связанный каналами 30 и 35 с соответствующими полостями пневмопривода и обратный клапан 37 связанный с каналом 33.
Работает пневмоцилиндр следующим образом. При подаче сжатого воздуха в поршневую полость 2 через каналы 30 и 31 поршень 4 начинает перемещаться влево, вместе с ограничителем 14, выступ которого перемещается по продольному пазу 15 вала 17. В это время штоковая полость 3 через каналы 32, 33 и обратный клапан 37 связана с атмосферой. При дальнейшем движении поршня 4 выступ ограничителя 14 упирается в конец паза 15 по которому он перемещался и заставляет перемещаться влево вал 17. В результате этого противоположный коней 22 вала 17 взаимодействует со втулкой 6 и перемещая ее вправо переводит пружинный фиксатор 9 из канавки 7 в канавку 8. В это же время упор 12 перемещает золотник 10 в том же направлении и при этом переводит пружинный фиксатор 11 из левой канавки в правую. Это приводит к поступлению сжатого воздуха в штоковую полость 3 пневмопривода и перемещению поршня 4 со штоком 5 вправо. После выхода выступа ограничителя 14 из продольного паза на конце 16 вала 17, его зубья 24 входят в контакт с зубьями 25 на втулке 6, в результате чего, последняя перемещается вправо и при этом выводит фиксатор 9 из канавки 8. Кроме этого, за счет контакта пальца 26 втулки 6 с винтовым пазом 28 втулка 6 поворачивается на фиксированный угол, поворачивая при этом на такой же угол поршень 4 со штоком 5 и ограничителем 14. Величина угла поворота втулки 6 равна угловому шагу между пазами 15 на конце 16 вала 17, поэтому выступ ограничителя 14 устанавливается напротив следующего продольного паза 15 имеющего другую длину. К этому моменты фиксатор 9 устанавливается в канавку 7, а втулка 6 перемещается в сторону движения поршня 4, в результате чего зубья 24 и 25 выходят из контакта. В это время золотник 10 соединяет каналы 30 – 34 таким образом, что сжатый воздух поступает в поршневую полость 2, а штоковая полость 3 соединяется с атмосферой, в результате чего поршень 4 вместе со штоком 5 перемещаются влево на величину равную длине паза 15, в который после поворота втулки 6 вошел выступ ограничителя 14. От случайного поворота устройство изменения величины хода удерживается шпонкой 23 и пальцем 27, взаимодействующим с пазом 29 в корпусе 1, при этом поршень 18 нагружен усилием пружины 21. Далее порядок работы пневмопривода повторяется, и каждый раз при ходе поршня 4 со штоком 5 величина перемещения определяется длиной соответствующего продольного паза 15 на валу 17, в который в данный момент веден выступ ограничителя 14. Количество пазов 15 на валу 17 определяет количество различных по величине ходов поршня 4 со штоком 5. При необходимости повторного позиционирования поршня 4 в той – же точке при его движении влево, производится переключение воздухораспределителя 36 в позицию при которой в полость 20 подается сжатый воздух. При этом поршень 18 преодолевает усилие пружины 21 и перемещается вправо, а палец 27, взаимодействуя с пазом 29, посредствам шпонки 23 поворачивает вал 17, который в свою очередь, посредствам продольного паза 13 на его конце 16 взаимодействующего с выступом ограничителя 14, передает вращение поршню 4 со штоком 5. Далее происходит переключение каналов 30 – 34 и перемещение поршня 4 со штоком 5 вправо. После выхода выступа ограничителя 14 из продольного паза 15 на валу 17 и расцепления зубьев 24 и 25, происходит поворот втулки 6, ограничителя 14 и поршня 4 на тот же угол, на который ранее повернулся поршень 18. Затем до момента входа выступа ограничителя 14 в паз 15 вала 17 полость 20 соединяется с атмосферой, в результате чего пружина 21 перемещает поршень 18 влево, а следователь и его поворот вместе с валом 17 в туже сторону, в которую был повернут перед этим поршень 4 с ограничителем 14, что обеспечивает позиционирование последнего относительно продольного паза 15, из которого он вышел при перемещении поршня 4 вправо. При дальнейшем перемещении поршня 4 влево выступ ограничителя 14 входит в продольный паз 15 вала 17 и поршень 4 со штоком 5 совершает перемещение равное по величине предыдущему.

Рис 26 Конструкция многопозиционного пневмоцилиндра со следящим устройством, встроенным в поршень

           На Рис 26 показана конструкция многопозиционного пневмоцилиндра со следящим устройством встроенным в поршень. Он содержит корпус 1, разделенный полым поршнем 2 со штоком 3 на рабочие полости 4 и 5, а в полости 6 поршня размещено следящее устройство состоящее из мембранного пневмопривода 7, прижимного сегмента 8, закрепленного на основании 9 и клапанов 10 и 11. Мембранный привод 7, будучи шарнирно установлен на винтах 12, конические концы которых входят в пазы корпуса 13, имеет возможность совершать качательное движение в направлении хода поршня. Основание 9 при-жимного сегмента 8, шарнирно установленное с мембранном приводом 7 осью 14, в исходном положении имеет фиксированное положение, так как ось 14 находится в корпусе 13. Клапаны 10 и 11 ввинчиваются в поршень 2 и фиксируется гайками 15. Подвод сжатого воздуха к мембранному приводу 7 осуществляется гибким шлангом 16 через шток 3. Клапаны 10 и 11 соединены через каналы в поршне 2 и шланги 17 и 18 с противоположными рабочими полостями 4 и 5 пневмопривода (правый 11 с левой полостью 4 и наоборот) и открываются при взаимодействии с упором 19 корпуса 13.
Работает пневмоцилиндр следующим образом. При подаче сжатого воздуха в рабочую полость 4 происходит перемещении поршня вправо, а воздух из полости 5 сбрасывается в атмосферу. Для остановки поршня 2 необходимо, оставив подачу сжатого воздуха в полость 4, подать его одновременно в полость 5 и на мембранный привод 7. При срабатывании мембранного привода 7 сегмент 8 прижимается к корпусу 1, а поскольку поршень некоторое время продолжает движение вправо, корпус 13 мембранного привода 7 поворачивается на винтах 12 и своим упором 19 открывает клапан 11, который сбрасывает избыточное давление воздуха из полости 4 до выравнивания давления в обеих полостях пневмопривода. В результате этого происходит останов поршня 2. Если при нарушении равновесия происходит движение поршня 2, то ему соответствует разворот корпуса 13 мембранного привода 7 и включение соответствующего клапана 10 или 11 , в результате чего избыточное давление из соответствующей полости пневмопривода сбрасывается в атмосферу и поршень возвращается в исходное положение. Данная конструкция многопозиционного пневмопривода позволяет осуществлять останов поршня в любой точке в пределах его хода.

    Рис. 27. Пневмоцилиндр с шаговым перемещением штока

       На Рис 27. показана конструкция пневмоцилиндра, позволяющая осуществлять шаговое перемещение штока пневмоцилиндра и соответственно иметь множество его положений в процессе совершения полного рабочего хода. Он состоит из корпуса 1, имеющего форму стакана, нижней крышки 2, неподвижного диска 10, верхней крышки 3, поршня 4 со штоком 5, образующих полости 6 и 7, напраляющей 8, электромагнита 9, управляющего фрикционной муфтой состоящей из подвижного диска 11 и неподвижного диска 10, оптронного датчика состоящего из источника света 13 и фотоприемника 14. При этом подвижный диск 11 имеет радиальные отверстия 12 (пазы) совмещенные с оптронным датчиком и зуб 15 входящий в зацепление с винтовым пазом 16 выполненным на штоке 5, которые образуют несамотормозящуюся винтовую пару. Подвод и отвод воздуха в полости 6 и 7 пневмоцилиндра осуществляется через штуцера 17 и 18.

      Работает пневмоцилиндр следующим образом. В исходном положении поршень 4 находится в крайнем нижнем положении, электромагнит 9 отключен.
Под действием сжатого воздуха подаваемого в через штуцер 17 в поршневую по-лость 6 поршень 4 перемещается вверх. При этом под действием винтовой канавки 16, взаимодействующей с зубом 15, подвижный диск 11 начинает вращаться, а оптронный датчик при этом фиксирует количество совмещенных с его осью радиальных отверстия 12 на подвижном диске 11, выдавая в систему электроавтоматики, управляющую работой пневмоцилиндра модулированные импульсы. В определенный момент после получения необходимого количества импульсов от оптронного датчика система электроавтоматики включает электромагнит 9, который фиксирует подвижный диск 11 и поршень 4 останавливается. Через некоторое время, определяемое программой работы пневмоцилиндра электромагнит 9 выключается и поршень продолжает движение до следующего фиксированного положения и так пока не придет в крайнее выдвинутое положение. Для возврата поршня в исходное положение воздух подается через штуцер 18 в штоковую полость 7, а из поршневой полости 6 через
штуцер 17 сбрасывается в атмосферу, что приводит к опусканию вниз поршня 4 со штоком 5

Пневмоцилиндры с дополнительным вращением штока

              При поступательном перемещении выходного звена механизма сможет возникать необходимость в его повороте на фиксированный угол или вращении на несколько оборотов, а также в определенном положении штока он должен воспринимать не меняя его положения воспринимать вращение

Рис 28 Конструкция пневмоцилиндра, оснащенного
вращающимся валом внутри штока

        На Рис 28 показана конструкция пневмоцилиндра, полый шток которого снабжен валом совершающим вместе со штоком поступательное перемещение и дополнительное вращение. Он содержит корпус 1 с крышкой 2, которая крепится на базовой плите 3 посредствам винтов 4, а также поршень 5, соединенный винтами 7 с полым штоком 6, в центральном отверстии которого на подшипниках 10 и 11 установлен полый вал 8 с фигурным пазом 9, зафиксированный в осевом направлении стопорным кольцом 12, а в отверстии полого вала 8 расположена штанга 13, выступающий конец которой жестко соединен с корпусом 1 посредствам штифта 14, при этом на противоположном конце штанги 13 закреплен палец 15 контактирующий с боковой поверхностью винтового паза 9.
Работает пневмоцилиндр следующим образом. При поступлении сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра поршень 5 со штоком перемещаются влево. В начале хода палец 5 контактирует с прямолинейным участком паза 9, поэтому вал 8 поступательно перемещается вместе со штоком 6. Затем при взаимодействии пальца 15 с винтовым участком паза 9 вал 8 вместе с поступательным движением осуществляет поворот, величина которого определяется формой и длиной винтового участка паза 9 (до 360 град и более). В конце хода поршня 5 винтовой паз 9 имеет второй прямолинейный участок, в результате чего вал 8 снова перемешается вместе со штоком 6 только поступательно. При подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра, шток 6 и вал 8 совершают движение в обратной последовательности.

Рис 29 Конструкция пневмоцилиндра привода вертикального и вращательного перемещения автоматического манипулятора.

          На Рис 29 показана конструкция пневмоцилиндра привода вертикального и вращательного перемещения автоматического манипулятора. Он содержит корпус, состоящий из гильзы 1 и крышек верхней 4 нижней 5, в котором расположении поршень 2 выполненный за одно целое с полым штоком 3, в котором установлен вал 8 с криволинейными пазами 11 и цндрическими хвостовиками 9 и 10, а также цапфой 12, проходящую через нижнюю крышку 5 и являющейся осью храпового механизма привода шагового поворота вала 8. На штоке 3 установлена траверса 6 на конце которой закреплен схват 7 манипулятора. В отверстии 14 поршня 2 установлен цилиндрический толкатель 15, выступающая часть которого при движении поршня 2, имеет возможность контактировать с пазами 11 вала 8, а в передней и задней крышках 4 и 5 установлены фиксаторы 16, которые при на-хождении поршня 2 в крайних положениях входят в ответные отверстия 17 выполненные на его торцах. Механизм шагового привода поворота вала 8 содержит пневмоцилиндр 13, состоящий из гильзы 16 и двух крышек 20 и 21, в котором размещены поршни 22 и 23 со-единенные штоком 24, на котором установлена ось 25 контактирующая с пазом рычага 26, установленного с возможностью свободного поворота на оси 12, являющейся цапфой вала 8, на котором шарнирно на оси 28 установлена собачка 29, входящая в зацепление с храповым колесом 27, жестко закрепленным на оси 12. Кроме того на крышке 5 шарнирно на оси 31 установлена фиксирующая собачка 32, постоянно поджатая к храповому колесу 27 пружиной 33.

             Работает пневмоцилиндр привода вертикального и вращательного перемещения ав-томатического манипулятора следующим образом. В исходном положении поршень 2 со штоком 3, на котором установлена траверса 6 со схватом 7 находятся в крайнем нижнем положении (как показано на Рис 17). Вначале цикла работы пневмоцилиндра сжатый воздух через отверстие в крышке 20 подается под поршень 22, который при этом вместе с поршнем 23 и соединяющим их поршнем 24 перемещается вправо и за счет контакта оси 25 и ответным пазом рычага 26 поворачивает последний по часовой стрелке, а собачка 29 шарнирно установленная посредствам оси 28 на рычаге 26, находясь, благодаря наличию пружины 30, в зацеплении с храповым колесом поворачивает его в том же направлении вместе с осью 12, на которой оно закреплено. После этого сжатый воздух через отверстие в крышке 21 подается под поршень 23 и последний вместе с поршнем 22 и штоком 24 пе-ремещается влево и возвращается в исходное полдожение, возвращая при этом в исходное положение и рычаг 26 с собачкой 29, при этом храповое колесо 27 зафиксированное от поворорта собачкой 32 остается неподвижным вместе с валом 8. Поскольку ось 12 является цапфой вала 8, то и вал поворачивается по часовой стрелке на фиксированный угол, при этом поршень 2 будучи зафиксированным фиксатором 16 остается неподвижным, в результате чего толкатель 15 оказывается в положении напротив следующего паза 11 на валу 8 ( в это время толкатель 15 находится напротив нижнего цилиндрического хвосто-вика 10 вала 8). После этого сжатый воздух через отверстие в нижней крышке 5 подается в поршневую полость пневмоцилиндра, а из штоковой полости через отверстие в верхней крышке 4 сообщается с атмосферой и поршень 2 вместе с полым штоком 3 начинает подниматься вверх без поворота траверсы 6 со схватом 7. Как только толкатель 15 входит в контакт с криволинейным участком паза11 на валу 8 (при этом фиксатор 16 выходит из отверстия 17 на нижнем торце поршня 2), начинается поворот поршня 2 со штоком 3, траверсой 6 и схватом 7. Во время движения поршня 2 вал 8 остается неподвижным, поскольку его угловое положение зафиксировано собачкой 32 механизма шагового привода поворота. При достижении поршнем 2 крайнего верхнего положения, верхний фиксатор 16 входит в отверстие 17 на его верхнем торце и таким образом он фиксируется от про-ворота, а толкатель 15 выходит из контакта с пазом 15 и находится напротив верхнего цилиндрического хвостовика 9 вала 8. Если схват манипулятора 7 при обратном ходе поршня 2 должен перемещаться по новой траектории, то снова начинает работать механизм шагового поворота вала 8, совмещая толкатель 15 с новым пазом 11, в последовательности описанной ранее. Для возврата поршня 2 со штоком 3 в нижнее исходное положение сжатый воздух через отверстие в крышке 4 подается в штоковую полость, а через отверстие в нижней крышке 5 из поршневой полости сбрасывается в атмосферу. При опускании поршня 2 со штоком 3 их поступательное и вращательное движение определяется формой паза 11, с которым в данном случае контактирует толкатель 15

Рис 30 Конструкция комбинированного пневмоцилиндра, шток которого помимо поступательного движения может совершать
поворот в любой момент его движения

            На Рис 30 показана конструкция комбинированного пневмоцилиндра, шток которого помимо поступательного движения может совершать поворот в любой момент его движения, как при его выдвижении так и при втягивании. Он содержит неподвижно закрепленный корпус 1, установленный в нем с образованием рабочей полости 2 полый плунжер, в полости которого размещен пневмоцилиндр и лопастной пневмоповоротник состоит из стакана 4 и сборного ступенчатого штока 3 включающего разъемные части 5 и 6, между которыми на шарикоподшипниках 33 установлен вал 7 с закрепленной на нем лопастью 8, при этом стакан 4 охватывает обе части штока 3 будучи скрепленным с ними винтами 9. На кронштейне 10, закрепленном на стакане 4, установлены два пневматических конечных выключателя 11, подпружиненные штоки 12 которых, при воздействии на них кулачка 13 закрепленного на фланце 14, который посредствам шпоночного соединения установлен на валу 7, обеспечивают торможение пневмоповоротника, при подходе лопасти 8 к крайнему положению. Сборный ступенчатый шток 3 уплотнен манжетами 15 и 34, а его осевые отверстия 30 и 31 для подвода сжатого воздуха, соединяются с каналами 17 и 19 соответственно, при этом канал 17 соединен с осевым каналом 16 в валу 7, а канал 19 посредствам кольцевой про-точки 20 с осевым каналом 18 в валу 7, а торцевое соединение канала 17 с каналом 16 и канала 19 с кольцевой проточкой 20 герметизированы уплотнительными кольцами 25 и 26 соответственно. Канал 16 в штоке 7 соединен с каналом 23 в лопасти 8, который через канал 24 соединен с рабочей полостью 25 пневмоповоротника. Канал 18 штока 7 соединен с радиальным каналом 21, который имеет выход в рабочую полость 22 пневмоповоротника. Фиксация от проворота плунжера с размещенными в нем пневмо-цилиндром и пневмоповоротником осуществляется посредствам закрепленной на крон-штейне 10 штанги 27, проходящей через отверстие в выступе 28, жестко закрепленным на корпусе 1. На резьбовом конце штанги 27 расположена гайка 29, перемещением которой регулируется ход штока 3 пневмоцилиндра, расположенного в плунжере. Подвод сжатого воздуха и сброс его в атмосферу осуществляется через отверстие 32 в корпусе 1.

        Работает комбинированный привод следующим образом. При подаче сжатого воздуха через отверстие 32 в рабочую полость 2 плунжер в составе штока 3 с разъемными частями 5, 6 и валом 7 начинает перемещаться вверх на величину, которая определяется положением гайки 29 на штанге 27, при этом последняя не допускает поворота штока 3 от-носительно собственной оси. В определенный момент движения штока 3 сжатый воздух через выполненные в нем отверстие 30 и канал 17 подается в осевой канал 16 в валу 7 и далее через каналы 23 и 24 в лопасти 8 поступает в рабочую полость 25 пневмоповоротника, в результате чего его лопасть 8 вместе с валом 7 и фланцем 14 поворачивается по часовой стрелке. При этом, воздух из рабочей полости 22 пневмоповоротника через ради-альный канал 21 и осевой канал 18 в валу 7 и далее через осевой канал 19 и отверстие 31 в штоке 3 сбрасывается в атмосферу. Поворот происходит до упора лопасти 8 во внутрен-нюю стенку части 6. При необходимости поворота вала 7 в противоположном направле-нии сжатый воздух через выполненные в штоке 3 отверстие 31, канал 19 и кольцевую проточку 20 подается в осевой канал 18 и канал 21 в валу 7 поступает в рабочую полость 22 пневмоповоротника, в результате чего его лопасть 8 вместе с валом 7 и фланцем 14 поворачивается против часовой стрелки. При этом воздух из рабочей полости 25 пневмоповоротника черезт каналы 24 и 23 в лопасти 8, осевой канал 16 в валу 7 и канал 17 и отвертсие 30 в штоке 3 сбрасывается в атмосферу. Поворот лопасти 8 по или против часовой стрелки может выполнятся, как при движении штока 3 вверх, так и при его движении вниз, для осуществления которого сжатый воздух сбрасывается в атмосферу через отверстие 32 и шток 2 опускается под действием собственного веса.

Рис. 31. Конструкция вращающегося пневмоцилиндра и воздухоподводящей муфты

        На Рис 31а показана конструкция вращающегося пневмоцилиндра. Он состоит из стакана 1 и крышки 2, образующих корпус пневмоцилиндра в котором расположен поршень 3, закрепленный на штоке 4 посредствам гайки 6. На левом торце стакана 1 закреплена воздухоподводящая муфта 5, конструкция которой показана на Рис 31б. В состав муфты входит опорный валик 6 с крышкой 12, с помощью которых муфта крепится на стакане пневмоцилиндра, корпус муфты содержащий стакан 1 и крышку 10, соединенные винтами 11, внутри которых расположен подшипник 3, центрирующий муфту на валике 6, распорные кольца 2, 4, 9, манжеты 5, 8, а также воздухоподводящая трубка 7. При такой конструкции пневмоцилиндра и воздухоподводящей муфты крышка 2 корпуса пневмоцилиндра за счет имеющихся резьбовых отверстий крепится на станке, а шток 4 посредствам соединительной тяги (на Рис 31 не показана) к зажимному приспособлению (патрону), установленному на шпинделе. Работает вращающийся пневмоцилиндр следующим образом. При подаче воздуха по каналу а в корпусе муфты он по каналу б в воздухоподводящей трубке 7 поступает в штоковую полость пнев-моцилиндра, что приводит к перемещению поршня 3 со штоком 4 влево сведению губок патрона и зажиму детали, а воздух из поршневой полости пневмоцилиндра сбрасывается в атмосферу через расточку г, отверстие в в опорном валике 6 и канал д в корпусе муфты. Далее включается вращение шпинделя, вместе с которым вращаются шток 4 и поршень 3, а также опорный валик 6 муфты, при этом корпус пневмоцилиндра и воздухоподводящей муфты остаются неподвижными. Для разведения губок патрона воздух подается по каналу д муфты и далее через отверстие в и расточку г в опорном валике 6 поступает в поршневую полость пневмоцилиндра, что приводит к перемещению поршня 3 и штока 4 вправо и разведению губок патрона.

Рис. 32. Конструкция сдвоенного вращающегося пневмоцилтндра

           Для обеспечения большего усилия привода зажимного приспособления применяются сдвоенные вращающиеся пневмоцилиндры, конструкция которых аналогична рассмотренным. На Рис 32 показана конструкция сдвоенного вращающегося пневмоцилиндра. Он состоит из сборного корпуса содержащего стакан 1, промежуточный фланец 2, гильзу 10, переднюю крышку 3 в которых установлены ступенчатый шток 6 с буртом и закрепленные на нем посредствам гайки 8 и распорной втулки 11 поршни 4 и 5, а также воздухоподводящей муфты 7, закрепленной на заднем торце стакана 1. Такая его конструкция позволяет получить две поршневые и штоковые полости, подача воздуха в которые практически увеличивает в два раза усилие на штоке. Работа сдвоенного пневмоцилиндра аналогична работе вращающегося пневмоцилиндра по-
казанного на Рис 31.

            Для перемещения выходного звена механизма на значительное расстояние при огра-ниченном пространстве для размещения приводгного пневмоцилиндра применяются телескопические пневмоцилиндры, конструкция иакого пневмоцилиндра показана кна Рис 33

Рис 33 Конструкция телескопического пневмоцилиндра

          Он содержит размещенные в шарнирно установленном корпусе 1 с отверстиями для подвода сжатого воздуха 2 и 3 поршни10 выполненные за одно целое с телескопическими штоками 4, 5, 6, на концах которых выполнены радиусные проточки 7 и радиальные отверстия 8 для подвода сжатого воздуха и стопорные кольца 9, определяющие последовательность втягивания штоков. Поршни 10 уплотняются посредствам резиновых колец 11 и фторопластовых манжет 12, а штока 4 – 6 уплотняются резиновыми кольцами 13 и     фторопластовыми манжетами 14, которые установлены в канавках 15 днищ 16.
Работает телескопический пневмоцилиндлр следующим образом. При подаче сжатого воздуха через отверстие 2 в поршневую полость пневмоцилинлдра и сбросу в атмосферу из его штоковых полостей через отверстие 3, поршни 10 вместе со штоками 4 – 6 выдвигаются и перемещают ведущее звено приводимого механизма в крайне положение. Для втягивания штоков сжатый воздух подается в штоковую полость а пневмоцилиндра через отверстие 3 и сбрасывается в атмосферу через отверстие 2. В результате этого шток 4 начинает втягиваться и при этом перемещается вместе со штоками 5 и 6, которые находятся в выдвинутом положении. В конце возвратного хода поршня 10 со штоком 4 сжатый воздух через его радиусную канавку 7 и радиальные отверстия 8 начинает поступать в штоковую полость б, что приводит к втягиванию штока 5, а в конце его хода сжатый воздух через его радиусную канавку 7 и радиальные отверстия 8 начинает поступать в штоковую полость в, что приводит к втягиванию штока 6 и возврату всех штоков телескопического пневмоцилиндра в исходное положение.

       Для увеличения усилия на штоке пневмоцилиндра без увеличения его диаметра используются тандемные пневмоцилиндры (см. Рис. 7), но при этом существенно увеличивается высота пгневмоцилиндра что не всегда допустимо, поскольку пространство в котором он располагается может быть ограничено по обоим координатам. В этом случае в пневмоцилиндр всираиваются дополнительные устройства позводяющие получить выигрыш в силе за счет известных в механике приемов, например за счет использования рычага.

Рис 34 Конструкция пневмоцилиндра со встроенным устройством позво-ляющим повысить его усилие без увеличения диаметра.

        На Рис 34 показана конструкция пневмоцилиндра со встроенным устройством позволяющим повысить развиваемое пневмоцилиндром усилие без увеличения его диаметра. Это устройство расположенное на нижнем торце пневмоцилиндра 1 и связанное с его штоком 2 содержит стакан 3, расположенный в центральном отверстии фланца 8, закрепленного на нижнем торце пневмоцилиндра в котором шарнирно на осях 10 установлены рычаги 4, а также толкатель 5, поджатый пружиной 6 к торцу штока 2, при этом в нижней части стакана 3 крепится технологический инструмент 7. Кроме того внутри стакана 3 неподвижно установлены рейки 9, находящиеся в зацеплении с зубчатыми секторами рычагов 4.
Работает встроенное в пневмоцилиндр устройство следующим образом. При подаче сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра поршень со штоком 2 перемещается вниз, а за счет поджима толкателя 5 пружиной 6, стакан 3 также перемещается вниз. При возрастании технологического усилия приложенного к инструменту 7, пружина 6 начинает сжиматься, в результвте чего шток 2 начинает перемещаться относительно стакана 3, при этом торец поршня начинает воздействовать на ведущие плечи рычагов 4, поворачивая их на осях 10, при этом
их зубчатые сектора начинают взаимодействовать с зубчатыми рейками 9. При дальнейшем перемещении штока 2 рычаги 4 поворачиваются на осях 10 и своими зубчатыми секторами взаимодействующими с зубчатыми рейками 9 перемещают стакан 3 с технологическим инструментом 7 вниз. За счет разности плеч l1 и l2 рычагов 4 усилие на технологическом инструменте 7 будет больше усилия на штоке 2 пневмоцилиндра пропорционально соотношению плеч. При подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра все элементы возвращаются в исходное положение.

Рис. 35. Конструкция ударного пневмоцилиндра.

        Пневмоцилиндры могут использоваться в качестве привода ударных механизмов и агрегатов. На Рис 35 показана конструкция ударного пневмоцилиндра. Он содержит корпус 1, в котором выполнен канал 2, связанный с источником сжатого воздуха, поршень 3, выполненный за одно целое со штоком 4, и расположенный в стакане 23 с крышкой 24, промежуточную крышку 5 с отверстием 6, которая вместе с корпусом 1 образует аккумуляторную полость 7, а вместе со стаканом 23 поршневую полость 8, при этом, стакан 23 с крышкой 24 – образуют штоковую полость 9. На торце 10 поршня 3 установлена пластина 11 с отверстием 12 и коническим буртом 13, а на нижнем торце промежуточной крышки 5 упругая шайба 14 с выступом 15, который взаимодействует с пластиной 11. В поршне 3 и штоке 4 выполнена внутренняя полость 16, которая через отверстие 12 в пластине 11 может быть соединена с поршневой полостью 8. В промежуточной крышке 5 установлен воздухораспределитель 17 поворотного типа, состоящий из вала 18 с отверстием 19, которое связано с каналом 20 в крышке 5, по которому подается сжатый воздух. В корпусе 1 выполнены каналы 21 и 22 для подачи сжатого воздуха.

         Пневмоцилиндры успешно используются в качестве исполнительного механизма в следящих системах, например управляющих работой задвижек в магистралях осуществляющих подачу жидкости и газа.

Рис. 36. Конструктивная схема следящего пневмопривода с исполнительным пневмоцилиндром

         На Рис 36 показана конструкция следящего пневмопривода с исполнительным пневмоцилиндром. Он содержит корпус пневмоцилиндра 1 с двумя крышками передней 2 и задней 3, образующих замкнутый объем, внутри которого расположен поршень 4, выполненный за одно целое с полым штоком 5, внутри которого находится пружина 6, один конец которой закреплен на штоке 5, а второй на толкателе 8. В заднюю крышку 3 корпуса пневмоцилиндра встроен позиционер, управляющий работой пневмопривода, который состоит из мембраны 7, закрепленной на толкателе 8, жестко соединенного посредствам стержня 9 с золотником 10, расположенном в центральной расточке крышки 3. Поршень 4 образует в замкнутом объеме корпуса 1 пневмоцилиндра две рабочие полости поршневую а и штоковую b. Подвод сжатого воздуха в поршневую полость а осуществляется через воздухоподводящие каналы с и f в задней крышке 3, а в штоковую полость b через воздухоподводящие каналы c и k в задней крышке 3 и канал e в корпусе 1 пневмоцилиндра. Подвод сжатого воздуха в управляющую полость l позиционера осуществляется через воздухоподводящий канал d.

       Работает следящий пневмопривод следующим образом. Сжатый воздух через канал d подается в управляющую полость l позиционера, в результате этого мембрана 7 прогибается и с помощью стержня 9 перемещает влево золотник 10, который при этом соединяет каналы c и f, что приводит к поступлению сжатого воздуха в поршневую камеру a пнемоцилиндра, и как следствие к перемещению поршня 4 со штоком 5 вправо. При этом воздух из штоковой полости b через каналы e, k и m сбрасывается в атмосферу. Перемещение поршня 4 со штоком 5 происходит до тех пор пока усилие растягивающийся при этом пружины 6 не уравновесит силу давления сжатого воздуха на мембрану 7. Это при-ведет к перемещению золотника 10 в исходное положение и остановке поршня 4, по-скольку сжатый воздух перестает поступать в поршневую полость а пневмоцилиндра. После прекращения подачи сжатого воздуха через канал d в управляющую полость l позиционера мембрана 7 вместе с золотником 10 перемещается вправо, в результате чего сжатый воздух по каналам k и e подается в штоковую полость b пневмоцилиндра, а из поршневой полости a через каналы f и n сбрасывается в атмосферу, в результате этого поршень 4 со штоком 5, под действием давления сжатого воздуха в штоковой полости b и усилия пружины 6, начинается перемещаться влево и возвращается в исходное положение.

Рис 37 Пневмотическая схема следящего привода с повышенным быстродействием.

          На Рис 37 показана пневмотическая схема следящего привода с повышенным быстродействием. Этот пневмопривод содержит исполнительный пневмоцилиндр 1, в котором размещены поршень 2, выполненный за одно целое с полым штоком 3, которые образуют две рабочие полости поршневую 4 и штоковую 5, дросселирующий распределитель, выполненный в виде установленного в корпусе 6 следящего золотника 7, с образованием торцевых камер 8 и 9, при этом в корпусе 6 выполнены окна 10 и 11, связанные воздушными магистралями 12 и 13 с соответствующими рабочими полостями 4 и 5 пневмоцилиндра 1, а также окно 14, связанное с источником сжатого воздуха 15 и окна 16 и 17 связанные с атмосферой. Пневматический следящий привод также включает трехпозиционный пневмораспределитель 18 с пневмоуправлением, имеющим управляющие пневмоподводы 19 и 20, подключенными параллельно дросселирующему распределителю воздушными магистралями 21 и 22 к рабочим полостям 4 и 5 пневмоцилиндра 1. Торцевые камеры 8 и 9 связаны через дроссели 24 и 25 с источником сжатого воздуха 15, а воздушными магистралями 25 и 26 с соответствующими пневмоподводами 19 и 20 воздухораспределителя 18. Следящий золотник 7 жестко связан со штоком 27 с мембраной 33, образующей в преобразователе 28 камеру управления 29, а через пружину обратной связи 30 – с поршнем 3 пневмоцилиндра 1. Торцевые камеры 8 и 9 дросселирующего распределителя в исходном положении золотника 7 отсечены кромками 31и 32 от окон 16 и 17, при этом величина перекрытия Xn определяется из следующего соотношения:  δ ≤ Xn∠ Xmax
Где:
δ, величина перекрытия окон 14, 16 и 17 корпуса 6 дросселирующего распределителя,
Xn, величина перекрытия окон 16 и 17 кромками 31 и 32 следящего золотника 7 от торцевых камер 8 и 9,
Xmax, максимальный рабочий ход следящего золотника 7
Работает следящий пневмопривод следующим образом. При постоянной величине управляющего сигнала Pупр мембрана 33 со штоком 27 находится в равновесии под действием давления сжатого воздуха поступающего в камеру управления 29 преобразователя 28 и усилием пружины обратной связи 30. При этом следящий золотник 7 перекрывает окна 10 и 11, а торцевые камеры 8 и 9 перекрыты его кромками 31 и 32, а от окон 16 и 17 к пневмоподводам 19 и 20 трехпозиционного воздухораспределителя 18 поступают равные по величине сигналы и он находится в нейтральной позиции, перекрывая воздушные магистрали 21 и 22. При изменении величины управляющего сигнала P_упр, например при его увеличении во время перемещении поршня 2 со штоком 3 вправо, равновесие мембраны 33 преобразователя 28 нарушается и его шток 27 перемещает следящий золотник 7 влево. Если смещение следящего золотник 7 не превышает величины Xn, то привод работает в обычном режиме т. е. сжатый воздух от источника питания 15 через следящий золотник и воздушную магистраль 13 поступает в поршневую полость 4 пневмоцилиндра 1, а из его штоковой полости 5 сбрасывается в атмосферу и шток 5 продолжает перемещаться вправо, растягивая пружину обратной связи 30, которая при этом стремится уравновесить давление сжатого воздуха в полости управления 29 на мембрану 33 пробразователя 28. При смещении следящего золотника 7 на величину превышающую Xn, торцевая камера 9 сообщается с окном 17, которое связано с атмосферой, в результате этого давление воздуха в управляющем пневмоподводе 20 уменьшается и распределитель 18 под действием давления воздуха в управляющем подводе 19 переключается, в левое положение и соединяет при этом воздушную магистраль 21 с источником сжатого воздуха 15. За счет дополнительного потока сжатого воздуха происходит ускоренное перемещения поршня 2 со штоком 3 вправо, а пружина обратной связи 30, растягиваясь стремится вернуть мембрану 33 преобразователя 28 и следящий золотник 7 в исходное положение Перемещаясь их при этом вправо следящий золотник 7 своей кромкой 32 отсекает торцевую камеру 9 от атмосферы и давление воздуха в последней растет, выравниваясь с давлением в торцевой камере 8, в результате чего воздухораспределитель 18 возвращается в нейтральное положение, при котором воздушные магистрали 21 и 22 перекрыты. Дальнейшее перемещение поршня 2 со штоком 3 происходит только под действием сжатого воздуха поступающего от следящего золотника 7, что обеспечивает при увеличенной скорости перемещения подход к заданной позиции в режиме слежения на пониженной скорости. Таким образом увеличение быстродействия следящего привода, без ухудшения точности позиционирования, обеспечивается за счет введения в пневмосистему трехпозиционного воздухораспределителя с пневматическим управлением, управляющие пневмоподводы которого подключены параллельно дросселирующему распределителю к рабочим полостям пневмоцилиндра.

Примеры использования пневмоцилиндров в качестве привода.

       Пневмоцилиндры находят широкое применение в технологической оснастке и нестандартном оборудовании, где используется в качестве привода, как исполнительных механизмов, так и для привода зажимных и транспортирующих механизмов, которые работают с продолжительными остановками, всвязи с чем, выполнить их привод используя только механизмы и передачи затруднительно. При этом, пневмоцилиндры и пневмокамеры обычно используются совместно с рычажными или клиновыми механизмами, а пневмоповоротники совместно с зубчатыми передачами. При этом, шток пневмоцилиндлра может непосредственно контактировать с ведущим звеном механизма, например с поступательно перемещающимся ползуном.

Рис. 38. Привод настольного пневматического пресса для армирования
проводов контактами

           Примером пневматического привода может служить привод настольного пневматиче-ского пресса для армирования проводов контактами (см. Рис. 38). Он состоит их тандемного пневмоцилиндра 1, шток которого 2 соединен с ползуном 3 пресса, поступательно перемещающимся посредствам цилиндриченских направляющих 4 в вертикальном направлении. В данном случае тандемный пневмоцилиндр используется для увеличения усилия пресса. Управляется пневмоцилиндр воздухораспределителем, расположенным в пневмошкафу пресса. Рассмотрим примеры конструктивного исполнения механизмов приводимых
пневмоцилиндрами.

Рис 39 Конструкция механизма для подгибки и зажима базовой детали собираемо-го узла с пневмомеханическим приводом.

          На Рис 39 показана конструкция механизма сборочного полуавтомат для подгибки и зажима базовой детали собираемого узла (стяжки хомута), имеющего пневмомеханический привод. Он состоит из пневмоцилтиндра 1, установленного посредствам проставки 2 на заднем торце центральной оси 4 и своим штоком 2 через талреп 6 и тягу 7 посредствам оси 9, шарнирно соединен с прижимным рычагом 10, который на оси 11 установлен на центральной оси 4. При этом прижимной рычаг 10 расположен в наклонном пазу гибочной оправки 12 также закрепленной на центральной оси 4 и являющейся базовым элементом для установки собираемых деталей и прежде всего стяжки хомута, завивка которой осуществляется гибочным роликом 17 при его обкатке вокруг гибочной оправки 10, которая осуществляется за счет поворота планшайбы 16 закрепленной на торце зубчатого блока 15, который на подшипниках скольжения 14 установлен на центральной оси 4.
Работает механизм следующим образом. В исходном положении шток 2 пневмоцилиндра 1 выдвинут, а прижимной рычаг 10 находится в положении показанном на Рис 1. При подаче сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 1 его шток втягивается и через тягу 7 прижимной рычаг 10 по часовой стрелке, в результате чего производится подгибка конца и прижим стяжки собираемого хомута к гибочной оправке. 12 В процессе дальнейшей сборки изделия (хомута) происходит освобождение зажатого конца стяжки, для этого сжатый воздух подается в поршневую полость пневмоцилиндра 1, его шток 2 выдвигается и через тягу 7 поворачивает прижимной рычаг 10 против часовой стрелки.

Рис 40 Конструкция механизма для прижима свариваемых деталей с пневмомеханическим приводом

           На Рис 40 показана конструкция механизма для прижима свариваемых деталей. Механизм для прижима деталей 1 и 2 состоит из основания 3, с закрепленным на нем при-водным пневмоцилиндром 3 и вилкой 4, тяги 6, шарнирно соединенной посредствам оси 9 с прижимным рычагом 7, который также шарнирно соединен посредствам оси 10 с тягой 8, второй конец которой шарнирно соединен с вилкой 4. Тяга 6 снабжена стержнем 12, пропущенным в отверстие рычага 7 и несущим пружину 11, усилие которой регулируется гайкой 13. Наличие стержня 12 пропущенного в отверстие рычага 7 и установленной на нем пружины 11 обеспечивает постоянный поджим тяги 6 к рычагу 7, вплоть до осущест-вления прижима друг к другу свариваемых деталей 1 и 2.

           Работает механизм прижима следующим образом. В исходном положении шток пневмоцилиндра 5 втянут. При этом тяги 6 и 8, а также прижимной рычаг 7 находятся в верхнем положении и деталь 2 устанавливается в положении ее сварки с корпусной дета-лью 1. После этого подается команда на выдвижение штока пневмоцилиндра 5, в резуль-тате чего обе тяги 6 и 8 поворачиваются по часовой стрелке и таким образом они подводят рычаг 7 к свариваемым деталям, и последний, преодолевая усилие пружины 11 перемещается в крайнее нижнее положение и прижимает деталь 2 к детали 1. После этого выполняется их сварки и последующий разжим, который осуществляется при поступлении команды на втягивание штока пневмоцилиндра 5, и прижимной рычаг 7 вместе с тягами 6 и 8 возвращается в верхнее исходное положение

Рис. 41 Конструкция сварочного кантователя с пневмомеханическим приводом

             На Рис 41 показана конструцкция сварочного кантовалеля и пневмомеханическим париводом. Онсодержит, установленный на траверсе 1, пневмоцилиндр 2, шток 3 которого посредствам двуплечего рычага 7 и тяг 8 и 9 шарнирно соединен с установленными на общей оси 4 поднимающими рычагами 5 и опускающими рычагами 6
Работает кантователь следующим образом. После окончания сварки первого шва изделия 11 подается команда на включение пневмоцилиндра 2, шток 3 которого втягивается и сводит рычаги 5 и 6, устанавливая, таким образом, свариваемое изделие 11 в вертикальное положение (при этом опорные ролики 10 перекатываются по полке изделия). В результате этого центр тяжести свариваемого изделия 11 перемещается на противоположную сторону опорной призмы (на Рис 41 не показана) и при последующем разведении рычагов 5 и 6, что происходит при выдвижении штока 3 пневмоцилиндра 2, изделие укладывается в положение удобное для сварки второго шва.

Рис 42 Конструкция механизма зажима фрезерно – центровального станка с пневмомеханическим приводом.

     На Рис 42 показана конструкция механизма зажима фрезерно – центровального станка с пневмомеханическим приводом. Он содержит корпус 4, закрепленный на станине 1 станка, в котором шарнирно установлен посредствам оси 2 и кронштейна 3 пневмоцилиндр 5 со штоком 6, при этом последний с помощью тяги 19 и трехплечего рычага 7, промежуточных тяг 8 и 10 и двуплечих рычагов 9 и 11, шарнирно соединен с ползунами 12 и 13, которые установлены в направлояющих 14 и 15 корпуса 4. На ползунах 12 и 13 закреплены призмы 16 и 17 между которыми установлен базовый ложемент 23.
Работает механизм зажима следующим образом. Для зажима заготовки (вала подле-жащего торцеванию и центрованию), предварительно установленной на базовый ло-жемент 23, сжатый воздух подается в штоковую полость пневмоцилиндра 5, при этом его шток 6 втягивается и поворачивает по часовой стрелке трехплечий рычаг 7, который через промежуточные тяги 8 и 10 и двуплечие рычаги 9 и 11 сводит ползуны 12 и 13 вместе с закрепленными на них призмами 16 и 17, которые осуществляют зажим заготовки 18. Для освобождения обработанной заготовки, сжатый воздух подается в поршневую полость пневмоцилиндра 5, при этом его шток 6 выдвигается и посредствам тяги 19 и рычажного механизма возвращает ползуны 12 и 13 с призмами 16 и 17 в исходное положение, освобождая при этом обработанную заготовку.

Рис 43 Конструкция пневмоцилиндра двухстороннего действия встроенного
в корпус приспособления

             В ряде случаев для получения компактной конструкции агрегата пневмоцилиндр может встраиваться в корпусную деталь приводимого технического объхекта. На Рис 43 показана конструкция пневмоцилиндра двухстороннего действия встроенного в корпус приспособления для сверловки отверстий в деталях. Оно состоит из крышки 1, корпуса 2 в расточке которого установлены гильза 8 и стакан 9 с расположенными в них поршнями 10, штоки которых 3 смонтированы во втулках 11, запрессованных в корпусе 2 и крышке 1, а также двух плунжеров 6 с роликами 5 и пружинами 4, верхние концы которых проходят в отверстии опор 7. На своем верхнем резьбовом конце плунжеры 6 снабжены шайбами 12 и гайками 13. Работает приспособление следующим образом. Две заготовки одновременно устанавливаются на опоры 7 центрируясь по внутреннему диаметру и фиксируются в осевом направлении посредствам шайбы 12 и гаек 13, устанавливаемых на верхнем резьбовом конце плунжера 6. Для осуществления зажима заготовки 14, сжатый воздух подается в поршненевые полости пневмоцилиндров через отверстие А, что приводит к перемещению поршней 10 и штоков 3, которые воздействуя своими клиновыми поверхностями Б на ролики 5 плунжеров 6 опускают их вниз, и зажимают заготовки (при опускании плунжеров 6 пружины 4 сжимаются). Для освобождения обработанных деталей воздух подается в штоковые полости пневмроцилиндров, что приводит к возврату штоков 3 в исходное положение, а подъем пружинами 4 плунжеров 6 приводит к освобождению обработанных деталей.

Рис. 44. Конструкция автоматизированного приспособления
со встроенными пневмоцилиндрами

             На Рис 44 показана конструкция автоматизированного приспособления со встроенными пневмоцилиндрами для зажима деталей при их непрерывном фрезеровании. Оно содержит поворотный стол, состоящий из корпуса 1 в направляющих которого установ-лена планшайба 2, получающая вращение от червячной передачи 21, 22 и несущая закреп-ленный на ней корпус 3 приспособления. В восьми расточках корпуса 3приспособления пневмоцилиндры зажима, которые состоят из гильзы 10, крышки 23, поршня 14 и штока 20. На верхнем торце крышки 23 крепится базирующая оправка 17, в радиальных пазах которые расположены зажимные кулачки 15 (три кулачка на каждой оправке), взаимодей-ствующие своими клиновыми поверхностями с плунжером 19, соединенным со штоком 20, и поджатые кольцевой пружиной 18. Между пневмоцилндрами встроены оригинальные трехлинейные, двухпозиционные пневмораспределители 9 с механическим управлением, золотники которых 12 поджаты пружинами 13 к толкателям 8, взаимодействующим с неподвижным копиром 11, закрепленном на корпусе 1 поворотного стола. Воздух к воздухораспределителям 9 подводится от сети посредствам трубопровода 6, через ось 7, закрепленную от проворота планкой 4, в герметичную полость А вращающейся пневмораспределительной муфты и соответствующие сверления в корпусе 3, а от воздухораспределителей 9 в зависимости от положения их золотников 12 и толкателей 8, контактирующих с копиром 11, воздух поступает в поршневую или штоковую полости пневмоцилиндров. На планке 4 также установлен подпружиненный пружиной 16 толкатель 5, который прижимает заготовку перед ее зажимом к верхнему торцу Г базовой оправки 17.
Работает приспособление следующим образом. Заготовка устанавливается на бази-рующую оправку 17 и включается привод поворотного стола. При его вращении вместе с приспособлением очередная рабочая позиция с установленной заготовкой подходит к планке 4 и прижимается подпружиненным толкателем 5 к верхнему торцу оправки 17, затем соответствующий встроенный воздухораспределитель 9 за счет взаимодействия его толкателя 8 с копиром 11 переключается в рабочее положение и воздух через ось 7 полость А и сверления в корпусе 3 поступает в поршневую полость соответствующего пневмоцилиндра зажима. В результате этого поршень 14 перемещает вверх шток 20 с плунжером 19, который воздействуя своими клиновыми поверхностями на ответные поверхности кулачков 15, преодолевая усилие пружины 18, перемещает последние в радиальном направлении, что приводит к зажиму заготовки и готовности ее к последующей обработке. При дальнейшем повороте стола толкатель 8 сходит с выступа копира 11, что приводит к переключению воздухораспределителя 9 в нерабочее положение и поступлению воздуха в штоковую полость пнемоцилиндра зажима, опусканию его штока 20 вместе с плунжером 19, сведению кулачков 15 под действием пружины 18 и освобождению обработанной заготовки.

Рис 45 Пневмомеханический привод механизма
зажима детали в двух местах

          На Рис 45 показана конструкция механизма зажима приспособления для фрезерова-ния рычага со встроенным приводным пневмоцилиндром. Он содержит встроенный в корпус 2 приспособления пневмоцилиндр 1, поршень которого 3, с закрепленным штоком 4, посредствам оси 5 шарнирно соединен с рычагом 6, установленным на корпусе 1 с помощью оси 7 и кронштейна 8, а его ось 9 соединена с тягой 10, которая закреплена на коромысле 11, правый сферический конец которого контактирует с отверстием Г – образного прижима 13, имеющего возможность вертикального поступательного перемещения в направляющей втулке кронштейна 15, а левое плечо коромысла 11 шарнирно соединено с подпружиненной тягой 16 несущей прижимную планку 17. На верхней плоскости корпуса 2 приспособления установлены две установочные призмы 18 и подводимый упор 19, выполненный в виде болта со сферической головкой, а на коромысле 11 закреплен упорный винт 20, регулирующий верхнее положение коромысла.
Работает механизм зажима следующим образом. При подаче сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 1 его шток перемещается вниз и поворачивает рычаг 6 на оси 7 против часовой стрелки, при этом тяга 10 также опускается вниз, и взаимодействуя с Г – образным прижимом 13 и тягой 16, с установленной на ней прижимной планкой, зажимает рычаг 12, предварительно установленный в приспособлении на призмы 18.

Рис 46 Конструкция механизма затвора бункера для формовочной смеси с пневмомеханическим приводом

         На Рис 46 показана конструкция затвора бункера для формовочной смеси с пневмо-механическим приводом. Затвор состоит из шарнирно закрепленных на корпусе бункера 1 посредствам осей 17 и 18 створок 2 и 3, соединенных тягами 4 и 5 с кривошипом 6, так-же шарнирно установленным на корпусе 1 посредствам оси 10. На корпусе 1 на оси 15 шарнирно установлен пневмоцилиндр 7, а его шток 9 соединен с кривошипом 6 посредствам оси 16. Соединительные тяги 4 и 5 соединены со створками посредствам осей 11 и 13, а с кривошипом посредствам осей 12 и 14.
Работает механизм зажимаследующим образом. В исходном положении шток 9 пневмоцилиндра 7 втянут и створки 2 и 3, на которые передается усилие через кривошип 6 и тяги 4 и 5, плотно прижаты к отверстию в дне корпуса бункера 1. При этом кривошипные механизмы образованные тягами 4, 5 и кривошипом 6 находятся в «мертвой точке» т. е. оси соединительных шарниров 11и 12 и 13 и 14 проходят через ось шарнира 10 кривошипа 6. Поэтому для удержания створок 2 и 3, которые, находясь в закрытом положении, воспринимают максимальное усилие от веса находящейся в бункере

Рис 47 Конструкция исполнительного механизма настольного пресса с пнев-момеханическим приводом.

          На Рис 47 показана конструкция настольного пресса с пневмомеханическим приводом. Он содержит шарнирно установленный на раме 1 посредствам оси 3 силовой пнев-моцилиндр 2, шток которого 4 также шарнирно посредствам оси 5 соединен с коромыслом 6, с помощью осей 7 установленным на раме 1 и соединенным с тягой 8, которая в свою очередь с помощью оси 7 соединена с двуплечим рычагом 9, на ведомом плече которого крепится пуансон 11. Такая конструктивная схема исполнительного механизма с приводом от пневмоцилиндра позволяет создать малогабаритный настольный пресс, способный развивать значительные усилия.

Рис. 48. Конструкция пневмомеханического привода поворотного стола с повышенной точностью фиксации положения планшайюы

        На Рис. 48 показана конструкции пневмомеханического привода поворотного стола с храповым механизмом с повышенной точностью фиксации его положения. Он содержит храповое колесо 1, с которым жестко связана планшайба поворотного стола (планшайба на Рис 25 не показана), собачку 2, шарнирно установленную посредством оси 17 на коромысле 3 и также шарнирно связанную со штоком 13 приводного пневмоцилиндра 12, передаточный механизм, содержащий рычаг 5 с роликом 4 и упорным винтом 14, и стопорный механизм. Стопорный механизм включает, установленный во втулке 6 толка-тель 7, запирающий клин 8, клиновая поверхность которого посредством пружины 15, установленной на цилиндрической скалке 11 постоянно поджата к ответной наклонной поверхности на левом торце толкателя 7, а также пружинный буфер 9 и дополнительный жесткий упор, выполненный в виде регулируемого винта 10. При этом, собачка 2 постоянно поджата к храповому колесу 1 посредством пружины 19 один конец которой закреплен на собачке 2, а другой на коромысле 3, а ролик 4 рычага 5 пружиной 16 постоянно поджат к переднему торцу клина 8, в то время как его упорный винт 14, находящийся в контакте с нерабочей поверхностью собачки 2.
Работает привод следующим образом. При выдвижении штока 13 пневмоцилиндра 12 происходит поворот против часовой стрелки коромысла 3 вместе с собачкой 2, которая, западая в соответствующее гнездо храпового колеса 1, упирается своей рабочей поверхностью в ответную поверхность паза колеса и таким образом поворачивает его в том же направлении. В конце хода штока 13 превмоцилиндра 12 собачка 2 упирается в толкатель 7, который при этом начинает сжимать пружинный буфер 9, при этом увеличивается пространство между правым торцем втулки 6 и наклонной поверхностью на левом торце толкателя 7, в результате чего, запирающий клин 8 под действием пружины 15 перемещается в освободившееся пространство и воздействует на ролик 4 рычага 5. Последний, при этом, поворачивается на некоторый угол на оси 18 и своим упорным винтом 14 дополнительно прижимает собачку 2 к рабочей поверхности храпового колеса 1, выбирая возможные зазоры. Конечное положение храпового колеса 1 и соответственно связанной с ним планшайбы поворотного стола определяется жестким упором 10, положение которого может регулироваться. В конце хода штока 13 пневмоцилиндра 12 и соответственно поворота храпового колеса 1 с планшайбой поворотного стола скорость замедляется, поскольку пружинный       буфер 10 гасит кинетическую энергию подвижных частей стола и привода. При обратном ходе штока 13 пневмоцилиндра 12 коромысло 3 с собачкой 2 свободно поворачиваются по часовой стрелке (в это время планшайба поворотного стола фиксируется тормозом, который на Рис 25 не показан), и воздействуя через упорный винт 14 на рычаг 5 поворачивает его на оси 18 против часовой стрелки, при этом, рычаг 5 принудительно выталкивает клин 8, который перемещаясь назад позволяет пружинному буферу 9 вернуть толкатель 7 в исходное положение.

Рис.49. Конструкция пневмомеханического привода ведущего валка шагового транспортера.

            На Рис.49. показана конструкция пневмомеханического привода ведущего валка шагового транспортера. Он содержит корпус 1, в котором с возможностью вращения установлен вал 2 с закрепленным на нем диском 3 на ободе которого выполнены радиальные отверстия 4 с постоянным шагом, и шарнирно установленным на его консоли двуплечим рычагом 5, на одном плече которого расположен тормозом 6, а на другом плече выполнен продольный паз 7, в котором расположен с возможностью поступательного перемещения ползун 8. При этом тормоз 6 контактирует с внутренней цилиндрической поверхностью выступа 17 корпуса 1 механизма, а ползун 8 посредством шатуна 9 и промежуточного двуплечего рычага 10 соединен со штоком приводного пневмоцилиндра 11. Кроме того на рычаге 5 установлены два упора 12 и 13 ограничивающие крайние положения рычага 10, а на радиусном выступе 16 корпуса 1 – упоры 20 и 21 ограничивающие крайние положения рычага 5. На торце ползуна 8 обращенном к диску 3 выполнены фиксирующие упоры 14 и 15, при этом упор 14 снабжен пальцем, предназначенным для взаимодействия с отверстиями 4 диска 3 при фиксации его положения, а упор 15 имеет возможность взаимодействовать с С – образным концом фиксатора 18, установленного в отверстии 19 радиусного выступа 16 корпуса 1, также имеющего возможность взаимодействия с отверстиями 4 диска 3. На валу 2 установлен и закреплен посредством шпоночного соединения барабан 22, являющийся ведущим звеном механизма периодического действия технологического оборудования.
Работает пневмомеханический привод следующим образом. В исходном положении механизма фиксатор 18 упором 15 ползуна 8 находящегося в крайнем левом положении введен в радиальное отверстие 4 диска 3, в результате его положение вместе с валом 2 и барабаном 22 зафиксировано (при этом шток пневмоцилиндра 11 втянут, а ведущее плечо промежуточного рычага 10 взаимодействует с упором 12 рычага 5). В начале следующего цикла работы механизма включается пневмоцилиндр 11 и его шток выдвигается, в результате чего промежуточный рычаг 10 поворачивается против часовой стрелки на угол величина которого ограничивается упором 13 и через шатун 9 перемещает ползун 8 в крайнее правое положение, в котором его упор 15 взаимодействуя с С-образной скобой фиксатора 18 выводит его из отверстия 4 диска 3, а упор 14 своим пальцем входит в это же отверстие 4 барабана 3, и тем самым соединят последний с рычагом 5, который благодаря наличию тормоза 6 до настоящего времени был неподвижен. Таким образом, барабан 3 оказывается расфиксирован относительно корпуса 1 и зафиксирован относительно рычага 5, который при дальнейшем выдвижении штока гидроцилиндра 11, преодолевая действие тормоза 6, начинает поворачиваться также против часовой стрелки вместе с диском 3, валом 2 и барабаном 22. При окончании поворота, величина которого определяется положением упора 21 на выступе 16 корпуса 1, фиксатор 18 совмещается со следующим отверстием 4 на диске 3. Далее поступает команда на выключение пневмоцилиндра 11 и его шток втягивается. При этом рычаг 5 удерживается в занятом им положении тормозом 6, а промежуточный рычаг 10 поворачивается по часовой стрелке до упора 12 и с помощью шатуна 9 перемещает ползун 8 в крайнее левое положение, в результате чего фиксирующий палец его упора 14 выводится из отверстия 4 диска 3, а упор 15 воздействуя на С – образную скобу вводит фиксатор 18 в отверстии 4 диска 3. Таким образом, диск 3 с валом 2 и барабаном 22 оказываются зафиксированы относительно корпуса 1. При дальнейшем втягивании штока пневмоилиндра 11 рычаг 5, преодолевая усилие тормоза 6, поворачивается по часовой стрелке до контакта с упором 20, ограничивающим его конечное положение. На этом цикл работы механизма заканчи-вается. Для выполнения последующего цикла поворота и фиксации барабана 22 снова включается пневмоцилиндр 11 и его шток выдвигаясь, приводит в движение соответст-вующие детали механизма описанным образом.

Соединения и устройства для подвода
воздуха к пневмоцилиндру

             В качестве шлангов для соединения пневмодвигателей расположенных на машине с пневмопанелью управления используются поливинилхлоридные, рилсановые, или поли-этиленовые трубки, характеристики которых приведены в таб.1.

         Для соединения трубок с пневмодвигателями и пневмоаппаратами управления используются фитинги, конструкция которых обеспечивает их простое, быстрое и герме-тичное соединение и рассоединение. Наиболее часто применяемые фитинги фирмы «КАМОZZI» приведены в таб. 2 (поз. 1 – 8)

            В ряде случаев в отверстия для подвода сжатого воздуха в рабочие полости пневмоцилиндра могут встраиваться дополнительные устройства (превмоаппараты), обеспечивающие требуемый режим его работы, это например пневмодросель с обратным клапаном (таб. 2 поз. 9), или клапан быстрого выхлопа (таб. 2 поз. 10).

Рис 50 Подвод сжатого воздуха в рабочие полости тандемного пневмоцилиндра привода настольного пресса для армирования провода контактами.

         На Рис 50 показан подвод сжатого воздуха в рабочие полости тандемного пневмоцилиндра привода настольного пресса для армирования провода контактами. Корпус двухсекционного тандемного пневмоцилиндра 1 (см. Рис 50а) закреплен на корпусе направляющих, а его шток на подвижной плите соединенной с направляющими скалками (см. Рис. 50б). Подвод сжатого воздуха в верхнюю поршневую полость тандемного пневмоцилиндра 1 установленного на направляющих 2 (см. Рис. 50в) осуществляется посредствам трубопровода 3,выполненного в виде рилсановой трубки, с прямым фитингом 4 (поз 1 табл. 2), через клапан быстрого выхлопа 5 (поз. 10 таб. 2) с глушителем 6, штуцер 8(поз. 7 табл. 2), тройник 7 (см. поз. 6 таб. 2) и штуцер 8, а в нижнюю поршневую полость – посредствам трубопровода 10, выполненного в виде рилсановой трубки, с прямым фитингом 4 (поз 1 табл. 2) и угловым фитингом 11 (см. поз. 2 таб. 2) . Подвод в верхнюю штоковую полость тандемного пневмоцилиндра 1 осуществляется посредствам трубопровода 12, выполненного в виде рилсановой трубки, с прямым фитингом 4 (поз 1 табл. 2), через клапан быстрого выхлопа 5 (поз. 10 таб. 2) с глушителем 6, штуцер 8 (поз. 7 табл. 2), тройник 7 (см. поз. 6 таб. 2) и штуцер 8, а в нижнюю штоковую полость – посредствам трубопровода 10, выполненного в виде рилсановой трубки, с двумя прямыми фитингами 4 (поз 1 табл. 2), через угольник 13 (поз. 3 таб. 2) , штуцер 8 (поз. 7 табл. 2), переходник 16 (поз. 8 таб. 2) и штуцер 8. На Рис 26г показан общий вид настольного пресса для армирования проводов контактами и трубопроводов, подводящих сжатый воздух в поршневые и штоковые полости двухсекционного тандемного пневмоцилиндра.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков Л.: Машинострое-ние 1975
2. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя т3 М.: Машинострое-ние 1979
3. Игнатьев Н. П. Основы проектирования учебно – методическое пособие часть 2 Методика проектирования механизмов и систем Азов 2011г
4. Каталог пневмооборудования фирмы «CAMOZZI»
5. Косов Н. П. Станочные приспособления для деталей сложной формы. М.: Маши-ностроение 1973

           В статье использована информация из соответствующего раздела работы автора. «Основы проектирования. Часть 2 «Методика проектирования механизмов и систем», изданной в 2011г, а также из соответствующих разделов готовящегося к печати справочно – методического пособия «Проектирование пневматического привода».

В части 2 пособия применительно к проектированию пневматического привода содержатся следующие разделы:
– элементы пневмопривода,
– подготовка воздуха,
– пневмодвигатели,
– пневмоаппаратура управления,
– вспомогательная пневмоаппаратура,
– соединительные шланги и арматура,
– способы обеспечения заданного цикла и режима работы
пневмопривода,
– методика проектирования системы пневмопривод

 

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 200 рублей.